автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Расчет свайно-плитных фундаментов из забивных свай с учетом образования карстового провала

На правах рукописи

г

Готман Наталья Залмановна ]Д ,

РАСЧЕТ СВАЙНО-ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ С УЧЕТОМ ОБРАЗОВАНИЯ КАРСТОВОГО ПРОВАЛА

Специальность 05.23.02-Основания и фундаменты, подземные

сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степенидоктора технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии научно-исследовательском, проектно-конструкторском и производственном институте

строительного комплекса «БашНИИстрой», г. Уфа)

Республики Башкортостан (ГУП институт

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор СОРОЧАН Евгений Андреевич.;

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор ПИЛЯГИН Алексей Васильевич;

доктор технических наук, профессор КОРЕНЕВА Елена Борисовна.

Ведущая организация

ЗАО ПИ «Башкиргражданпроект».

Защита состоится 11 июня 2004 года в 10 -00 на заседании диссертационного совета Д 303.009.01 при НИИОСП им. Н.М. Герсеванова по адресу: 109428. г. Москва, 2-я Институтская, 6. С диссертацией можно ознакомиться в совете.

Автореферат разослан «

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета

Колыбин И.В.

»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние 15-20 лет в промышленном и гражданском строительстве наметилась тенденция к существенному увеличению нагрузок на фундаменты за счет повышения этажности жилых зданий и использования тяжелого технологического оборудования в промышленных зданиях. При лом зачастую возведение таких зданий осуществляется на территориях, сложенных слабыми, сильносжимаемыми грунтами, подстилаемыми карстующимися породами. В таких условиях наиболее эффективными, а иногда и единственно возможными являются фундаменты в виде сплошных свайных полей из забивных свай, объединенных монолитной железобетонной плитой, получившие название свайно-плитные фундаменты. В таком фундаменте сваи обеспечивают "жесткость", т. е. сводят осадки до нормативно допускаемых величин, а плита, обладая высокой распределительной способностью, обеспечивает нормальную работу фундамента в условиях неравномерных деформаций основания, что особенно ярко проявляется при карстовом провале.

Диссертация посвящена развитию методов расчета и совершенствованию проектных решений свайно-плитных фундаментов с забивными сваями на карстоопасном основании.

Центральным вопросом проектирования свайно-плитного фундамента является учет взаимодействия свай, грунта и плиты при определении параметров свайного поля (шага свай и длины свай) и оценка деформативных характеристик свайного основания, являющихся исходными данными при расчете плиты. Эти факторы в наибольшей степени влияют на материалоемкость и надежность проектных решений.

Действующие нормы проектирования не рассматривают свайно-плитный фундамент как отдельный вид фундамента; его расчет и проектирование выполняется как для свайных ленточных или свайных кустовых фундаментов. При этом взаимодействие свай с грунтом оценивается по схеме работы одиночной сваи, а взаимодействие плиты с грунтом и сваями вообще не рассматривается. Таким образом, очевидно, что принятая в нормах расчетная схема не может считаться теоретически корректной. Практика проектирования свайно-плитного фундамента только на основании результатов расчета одиночных свай в соответствии с действующими нормами в большинстве случаев приводит к необоснованным "запасам несущей способности", а следовательно, к перерасходу материалов и завышению сметной стоимости фундамента.

По данным, опубликованным в генеральном докладе по проектированию свайно-плитных фундаментов на XIII Международном конгрессе по проблемам фундаментостроения в г. Дели (1994 г.), снижение стоимости нулевого цикла при использовании методов; рясчр.тя фунчдцрцтоп, учитыппю-тих взаимовлияние свай, грунта и плиты, достш аот>10НАМв^Аг!У?тач4льной

ПИОТЕКА |

(ИБЛНОТ 3 СПсгср]

О»

даш

стоимости фундамента, запроектированного на основании только расчетов одиночных свай. Такая возможность экономии средств уже на стадии проектирования дает основание считать актуальным исследование, направленное на создание теоретически обоснованной методологии расчета свайно-плит-ного фундамента, учитывающей взаимовлияние его составных элементов (свай, грунта, плиты), и достижение на этой основе более оптимального сочетания экономичности и надежности проектных решений.

Основным преимуществом свайно-плитных фундаментов является высокая перераспределительная способность, что обеспечивает их повышенную эффективность на карстоопасном основании. При проектировании фундаментов на карстоопасном основании необходимо учитывать некоторые особенности изменения напряженно-деформированного состояния основания при карстовом провале. Однако в действующих нормах проектирования отсутствуют какие-либо рекомендации по расчету свайно-плитных фундаментов на карстоопасном основании. Это вынуждает проектировщика увеличивать несущую способность фундамента, прибегая к использованию коэффициентов запаса, которые в большинстве случаев никак не обоснованы, что и приводит к материалоемким и дорогостоящим фундаментам.

Поэтому автором диссертации с 1987 г. проводятся исследования с целью выявления особенностей поведения свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала и развития методов расчета свайно-плитных фундаментов с забивными сваями, учитывающих взаимодействие свай, грунта, плиты и коробки здания.

Основная идея работы заключается в том, что в отличие от традиционного метода расчета свайного фундамента параметры свайного поля и деформативные характеристики основания (коэффициент жесткости свай), используемые при расчете плиты, определяются на основании: результатов расчетов сопротивлений свай в поле, корректируемых с учетом уплотнения грунта в основании свайного поля; перераспределения нагрузок между плитой и сваями при учете взаимодействия свай и плиты; перераспределения нагрузок на сваи и изменения НДС основания при карстовом провале с учетом взаимодействия фундамента и коробки здания. При разработке метода учитывалось требование доступности для проектных организаций, использующих стандартные методики при проведении инженерно-геологических изысканий, результаты которых являются исходными данными для проектирования.

Цель работы - комплексное исследование свайно-плитных фундаментов из забивных свай и разработка общей методологии их проектирования с учетом образования карстового провала.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение физических явлений, определяющих взаимодействие системы "сваи-грунт", обоснование допущений и определение критериев предельного состояния свай, составляющих физическую основу выбора модели грунта при расчете сопротивления сваи в свайном поле;

- исследование закономерностей взаимодействия "грунт-сваи-плита" для построения расчетных схем определения осадки фундамента и перераспределения нагрузок между плитой и сваями;

- исследование особенностей напряженно-деформированного состояния свайно-плитного фундамента при карстовом провале с учетом жесткости коробки здания;

- исследование влияния деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента на величину усилий в сечениях плиты и разработка предложений по определению коэффициента жесткости основания в зависимости от параметров поля (шага свай и длины свай);

- исследование закономерностей изменения деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента вокруг карстового провала и разработка предложений по определению коэффициента жесткости основания свайного поля при образовании карстового провала;

- разработка методики определения параметров свайного поля свай-но-плитного фундамента с учетом образования карстового провала и экспериментальная проверка основополагающих расчетных положений предлагаемой методики.

Методологической базой исследований является анализ взаимодействий систем "сваи-грунт", "сваи-плита", "сваи-плита-здание" путем проведения экспериментальных и численных исследований с использованием математических моделей современной механики грунтов, а также методов математической статистики и физическою моделирования процессов.

Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработана новая методика расчета и проектирования свайно-плитного фундамента с забивными сваями с учетом образования карстового провала, включающая в себя:

- аналитические и экспериментальные зависимости, отражающие выявленные закономерности взаимодействия свай, грунта и плиты в свайно-плитном фундаменте, в том числе с учетом жесткости коробки здания;

- метод определения параметров свайного поля в свайно-плитном фундаменте, основанный на использовании данных инженерно-геологических изысканий и результатов теоретических расчетов сопротивлений свай и нагрузок на сваи, учитывающий взаимодействие свай через грунт, взаимодействие свай с плитой и перераспределение нагрузок на сваи при карстовом провале;

- метод определения деформативной характеристики основания плиты (коэффициента жесткости свай) в зависимости от параметров свайного поля, учитывающий перераспределение нагрузок на сваи и изменение НДС свайного основания при карстовом провале.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется применением основных положений классической механики грунтов, математической статистики и измерительно-регистрирующих приборов; экспериментальными данными, полученными при испытании свай в составе

фундамента; результатами сопоставления результатов теоретических исследований с данными экспериментов; длительным опытом эксплуатации зданий на фундаментах, запроектированных по предлагаемой методике.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые предложен метод расчета параметров свайного поля (длины свай и шага свай) из забивных свай на основании расчетов одиночных свай по данным статического испытания и статического зондирования совместно с численными исследованиями НДС системы "сваи-грунт-плита", учитывающими особенности поведения забивных свай в сплошном свайном поле при образовании карстового провала;

- экспериментально обоснована возможность применения осесим-метричной версии решения упрутопластической задачи в рамках теории пластического течения для численного исследования НДС как одиночной забивной сваи, так и сваи в свайном поле;

- установлены закономерности перераспределения нагрузок, передаваемых на сваи и основание под плитой фундамента, в зависимости от параметров поля и коэффициента жесткости основания свай и плиты;

- разработан инженерный метод учета жесткости здания в расчете фундамента при образовании карстового провала, при использовании которого установлены закономерности перераспределения нагрузок на сваи при образовании провала;

- получены аналитические решения для оценки НДС основания свай-но-плитного фундамента при образовании карстового провала и разработаны таблицы для определения давлений в грунто-свайном массиве и осадок основания фундамента;

- разработан метод оценки коэффициента жесткости основания свай-но-плитного фундамента в зависимости от параметров поля и получено решение для определения коэффициента жесткости свай при образовании карстового провала.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследования доведены до практического применения на реальных объектах, что позволило получить снижение сметной стоимости нулевого цикла на 30-40% по сравнению с фундаментами, запроектированными в соответствии с действующими нормами.

Практические результаты работы сводятся к следующему:

- разработана методика определения параметров свайного поля из забивных свай и деформативных характеристик основания плиты, учитывающая взаимодействие свай, грунта, плиты и коробки здания при образовании карстового провала;

- разработан комплекс программ на ЭВМ, графики для расчета свай и таблицы для определения коэффициента жесткости основания при карстовом провале;

- результаты исследований внедрены при строительстве ряда промышленных объектов;

- подготовлены территориальные строительные нормы.

Личный вклад в решение проблемы заключается в формулировании основной идеи, цели и задач исследований; формировании методологического подхода; выполнении теоретических и экспериментальных исследований; обобщении и оценке их результатов; научном руководстве и непосредственном участии в разработке проектов свайно-плитных фундаментов.

Научно-методический подход, развиваемый соискателем, использован в методических рекомендациях и территориальных строительных нормах по проектированию свайно-плитных фундаментов на карстоопасном основании, выполненных в рамках госбюджетной темы в институте БашНИИстрой в 1995-2003 г., руководителем которой является соискатель.

Численные исследования взаимодействия свай и грунта выполнены с помощью консультаций доктора технических наук профессора Шапиро Д. М.

Реализация результатов исследований осуществлена в виде нормативно-технической документации, разработанной коллективом авторов при непосредственном участии соискателя:

- Инструкции по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений на закарстованных территориях. ТСН 302-50-95/Госстрой РБ. - Уфа, 1996;

- Инструкции по проектированию свайных фундаментов для строительства в условиях Республики Башкортостан. ТСН 301 -2003;

Результаты исследований внедрялись в строительных организациях г. Уфы. Разработанная методика проектирования использована при перепроектировании свайно-плитных фундаментов из забивных свай 10 промышленных объектов, проекты которых первоначально выполнены в соответствии с требованиями действующих норм проектными институтами гг. Уфы, Москвы, Екатеринбурга. Экономический эффект при этом составил более 900 тыс. руб. в ценах 1984 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались или публиковались в трудах международных конференций (Таллин, 1988; Ленинград, 1990; Владивосток, 1991; Минск, 1992; Тольяти, 1992; Пермь, 1994; Санкт-Петербург, 1995; Полтава, 1995; Тюмень, 1996; Одесса, 1997; Уфа, 1998; Йошкар-Ола, 1999; Пермь, 2000; Киев, 2000; Волгоград, 2001; Санкт-Петербург, 2003; Линчопинг (Швеция), 1995; Копенгаген, 1995; Атланта (США), 1998; Стамбул, 2001; Осло, 2003; Нью-Йорк, 2004.

Публикации. Содержание выполненных работ опубликовано в 49 статьях, получено одно авторское свидетельство на изобретение. С участием соискателя разработаны два территориальных нормативно-технических документа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений.

Результаты исследований изложены на 348 страницах основного текста, включающего 117 рисунков, 22 таблицы, библиографию из 200 наименований; объем приложений 25 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы расчета и проектирования свайно-плитных фундаментов, особенно на закарстованных территориях. Дана общая характеристика работы, сформулированы цель исследования и задачи, решаемые для достижения поставленной цели.

В первой главе дан краткий анализ опыта проектирования свайно-плитных фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях (по результатам выполненного соискателем обобщения опыта проектирования за последние 15 лет), выполнен обзор результатов экспериментально-теоретических исследований поведения одиночных свай и свай в составе свайных групп, объединенных монолитным ростверком, а также краткий анализ развития методов расчета фундаментных плит.

В результате анализа опыта проектирования свайно-плитных фундаментов в слабых сильносжимаемых грунтах, подстилаемых карстующимися породами, показано несовершенство представленных в нормах методов расчета свайных фундаментов применительно к свайно-плитным фундаментам, что обосновывает целесообразность совершенствования методов расчета, а также сформулированы вопросы, чаще всего возникающие в проектной практике при определении параметров свайного поля (шага свай и длины свай).

Обзор результатов исследований свайных фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях выполнен на основании анализа опубликованных работ следующих отечественных ученых: П. А. Аббасова, Ю. М. Абелева, В. А. Барвашова, А. А. Бартоломея, Б. В. Бахолдина, В. Г. Березан-цева, В. Н. Голубкова, Б. В. Гончарова, А. А. Григорян, Б. И. Далматова, Е. Э. Девальтовского, Н. М. Дорошкевич, В. В. Знаменского, В. А. Ильичева, П. А. Коновалова, С. Я. Кушнира, А. А. Луги, А. В. Пилягина, А. Б. Пономарева, И. Б. Рыжкова, Е. А. Сорочана, А. Б. Фадеева, В. Г. Федоровского и др. Результаты экспериментальных исследований свайных групп, выполненных в 80 - 90-х годах, показали существенные отличия в поведении свай в кусте по сравнению с одиночной сваей.

При анализе этих результатов выделяются две главные причины, изменяющие характер работы свай в составе куста: изменение первоначального природного состояния грунта в межсвайном пространстве, вызванное погружением свай, и взаимодействие свай через грунтовую среду. Кроме двух основных причин для групп свай с низким ростверком отмечается необходимость учета опирания плиты на грунт, т. е. передача части нагрузки на плиту.

Выявленные экспериментальным путем особенности взаимодействия свай и плиты ростверка с грунтом нашли отражение и в методах расчета свайно-плитных фундаментов.

Из результатов экспериментальных исследований следует, что ключевым вопросом при расчете свайно-плитного фундамента является учет взаимодействия свай через грунт. Этот вопрос решается с помощью решений

теории упругости и пластичности, моделирующих поведение сваи в соответствии с заданными критериями их предельного состояния.

Обзор методов оценки критериев предельных состояний оснований свай выполнен на основании анализа физических моделей работы свай в грунте при действии осевой нагрузки Б. Бромса, Кэзди, Керизеля, К. Терца-ги, X. Хирояма, А. Весича, Г. Мейергофа, В. Г. Березанцева, А. А. Григорян и результатов экспериментально-теоретических исследований забивных и буронабивных свай Ю.Л. Винникова, Ю. К. Зарецкого, Н. Л. Зоценко, Ю. И. Ковалева, А. В. Пилягина, В. Г. Федоровского, А. Б. Фадеева, Д. М. Шапиро. Из выполненного обзора следует, что при расчете одиночных свай и свай в поле предельные сопротивления сдвигу по контакту "свая-грунт" рекомендуется определять по закону Кулона, предполагая, что грунт "налипает" на поверхность сваи и при нагружении имеет место сдвиг "грунт но грунту", что для забивных свай требует специального экспериментального обоснования. Предельные сопротивления под нижним концом свай могут определяться либо путем численного построения зон предельного равновесия, либо с использованием решений теории пластического течения.

Как показывает анализ публикаций, посвященных проблемам расчета свайных полей, в трудах 3 последних международных конгрессов по механике грунтов (1994 г. в г. Дели, 1997 г. в г. Гамбурге, 2001 г. в г. Стамбуле), методы расчета свайных полей классифицируются следующим образом: эмпирические методы; методы "эквивалентных фундаментов"; теоретические методы.

Методы расчета свайных групп и свайных полей развивались в исследованиях отечественных ученых: А. А. Бартоломея, Б. В. Бахолдина, С. Г. Безволева, А. В. Васильченко, Н. М. Дорошкевич, Ю. К. Зарецкого, В. В. Знаменского, В. В. Лушникова, Ю.Р. Оржеховского, А. В. Пилягина, Д. Е. Развадовского, А. Б. Фадеева, В. Г. Федоровского и за рубежом - в работах М. Рандольфа, Г. Поулоса, А. Гвиздала, Д. Плацека и др.

Теоретические методы можно разделить на три группы: упрощенные инженерные методы, основанные на использовании решения задачи Р. Минд-лина и Буссинеска; приближенные инженерные методы, основанные на решении уравнений теории упругости и пластичности; численные методы, основанные на рассмотрении сваи как части грунто-свайного массива. Каждый из этих методов разработан на основании некоторых допущений, ограничивающих область применения метода.

Методы "эквивалентных фундаментов" основаны на представлении группы свай "эквивалентной плитой" с последующим расчетом ее как фундамента мелкого заложения, что и рекомендуется нормами для расчета осадок кустового фундамента.

Эмпирические методы основаны на определении осадки группы свай по результатам расчета одиночной сваи.

На основании сопоставительного анализа расчетов с данными наблюдения за деформациями зданий, выполненного А. Гвиздала для свайно-

плитных фундаментов, получено, что результаты расчета осадок методом "эквивалентных фундаментов" и теоретическим методом в 3-5 раз превышают измеренные осадки. Наибольшее совпадение результатов расчетов и измеренных осадок наблюдается при использовании эмпирических методов.

Практический опыт проектирования свайно-плитных фундаментов в России и за рубежом показывает, что учет взаимодействия всех 3 составных элементов фундамента "сваи-грунт-плита" позволит существенно уменьшить количество свай и снизить материалоемкость и стоимость свайно-плитных фундаментов. В связи с этим как наиболее перспективное рассматривается направление развития методов проектирования свайных полей по предельно допустимым осадкам зданий и сооружений с учетом взаимовлияния свай через грунт и доли нагрузки, передаваемой на плиту. Поэтому при разработке метода определения параметров свайного поля, учитывающего взаимодействия "сваи-грунт" и "сваи-плита", определяющим фактором является расчет самой плиты.

Теория расчета плит на упругом основании развивалась на основе теории расчета балок на винклеровском основании. Значительный вклад в развитие этой теории внесли Н. М. Герсеванов, М. И. Горбунов-Посадов, Б. Н. Жемочкин, Ю. К. Зарецкий, П. И. Клубин, Б. Г. Коренев, Е. Б. Коренева,

A. Д. Крыжановский, Т. А. Маликова, Б. П. Павлов, В. И. Соломин, В. И. Тра-вуш, В. Г. Федоровский, В. И. Шейнин и др. Из анализа методов расчета плит на упругом основании следует, что основной проблемой расчета фундаментных плит является не процедура расчета самой плиты (с использованием дифференциальных уравнений изгиба или численных методов для решения контактных задач), а выбор модели основания. Для свайно-плитных фундаментов модель переменного коэффициента постели представляется наиболее целесообразной, учитывающей реальную распределительную способность основания. Основным параметром этой модели является коэффициент постели. Однако в нормативной и научной литературе нет практических рекомендаций по определению этого параметра для грунто-свайного массива.

Все вышеизложенные проблемы расчета свайно-плитных фундаментов актуальны при проектировании их на карстоопасном основании, где расчет фундаментов выполняется как для условий нормальной эксплуатации (без учета образования карстового провала), так и при образовании карстового провала.

Для решения проблем расчета фундаментов при образовании карстового провала проводились комплексные исследования, результаты которых опубликованы в работах В. А. Илюхина, Т. А. Маликовой, И. С. Метелюка,

B. В. Михеева, Э. И. Мулюкова, Ш. Р. Незамутдинова, Е. А. Сорочана, В. В. Толмачева, В. И. Травуша, Г. М. Троицкого и др. В большем числе публикаций на эту тему рассматриваются вопросы расчета фундаментов на естественном основании. При этом решаются следующие проблемы: влияние изменения напряженно-деформированного состояния основания вокруг карстового провала на расчетные характеристики основания плиты; необходимость

учета жесткости коробки здания в расчете плиты. Для свайно-плитных фундаментов эти вопросы практически не рассматривались, хотя совершенно очевидно, что изменение напряженно-деформированного состояния основания в связи с провалом и включение в работу надфундаментных конструкций влияет на характер взаимодействия "сваи-грунт-плита", а следовательно, на определение параметров свайного поля и деформативных характеристик основания.

Во второй главе изложены основные направления исследований:

разработка метода определения параметров свайного поля с учетом взаимодействия свай, грунта и плиты; разработка метода оценки коэффициента жесткости основания плиты; учет изменения напряженно-деформированного состояния основания в расчете свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала.

Сформулированы методологические подходы и определяющие их уравнения к решению поставленных задач:

- применение теоретических методов на основе осесимметричной версии решения упругопластической задачи, а также экспериментальных исследований с использованием тензосвай для изучения взаимодействия "сваи-грунт";

- использование решений контактных задач для расчета плиты на упругом основании, моделируемом переменным коэффициентом постели (в том числе при образовании карстового провала), для исследования взаимодействия "сваи-плита".

На основании анализа опыта исследований свайных групп, выполненного в главе 1, предложено параметры свайного поля свайно-плитного фундамента определять по результатам сопоставления сопротивлений свай (Р) и нагрузок, передаваемых на сваи определяемых при условии на-

гружения свай через плиту.

В третьей главе изложены результаты экспериментально-теоретических исследований, целью которых является разработка метода определения сопротивления свай в свайном поле.

Разрабатываемый метод расчета сопротивления сваи в свайном поле основывается на результатах статического испытания одиночных свай, статического зондирования грунтов и теоретических расчетах одиночных свай и свай в свайном поле с учетом их взаимодействия через грунт и уплотнения грунта при погружении свай и их нагружении. Теоретические расчеты одиночной сваи и сваи в свайном поле выполняются с использованием осесим-мегричной версии решения упругопластической задачи. Результаты статического зондирования грунтов и статического испытания свай используются при подготовке исходных данных для теоретического расчета свай, по результатам которого строятся графики "нагрузка-осадка".

Путем экспериментальных исследований, в том числе с применением тензосвай, решались следующие задачи: определение критерия нелинейности в постановке упругопластических задач применительно к сваям и обос-

нование выбора решения упругопластической задачи для математического моделирования поведения одиночных забивных свай и свай в поле при на-гружении осевой силой; определение степени уплотнения грунта при погружении свай в поле.

Основными задачами численных исследований, выполненных путем математического моделирования процесса вдавливания сваи осевой силой, являлись выявление особенностей формирования сопротивления грунта на боковой поверхности и под нижним концом свай в свайном поле в отличие от одиночной сваи; численное исследование взаимодействия свай через грунт; исследование закономерностей изменения сопротивлений грунта на боковой поверхности и под нижним концом свай в зависимости от степени уплотнения грунта.

Экспериментальные исследования проводились на 4 площадках, сложенных четвертичными суглинками от текучепластичной до тугопластичной консистенции. На каждой опытной площадке выполнялся комплекс полевых исследований, включающий бурение скважин с отбором монолитов грунта и последующей их обработкой в лабораторных условиях, статическое зондирование грунтов и статические испытания свай, в том числе оснащенных тензо-метрическими приборами, на осевую нагрузку. Использовались тензосваи двух типов: многосекционные залавливаемые тензосваи, состоящие из железобетонных секций сечением 30x30 см, длиной 60 см, соединенных болтовым стыком с установленными между секциями и на нижнем торце свай мессдо-зами в виде тензодинамометра с кольцевым измерительным элементом, и забивные железобетонные сваи, оснащенные мессдозами для измерения давления обжатия сваи грунтом и тензодинамометрами (разработанными автором) для измерения сопротивления грунта на боковой поверхности сваи.

На основании результатов испытаний тензосваи с глубиной погружения 6 - 9 м исследованы закономерности поведения одиночных свай при действии осевой нагрузки. Выявлено, что предельное сопротивление грунта сдвигу на боковой поверхности сваи достигается при нагрузках, соответствующих точке на границе линейного участка, что принято за критерий нелинейности в решении упругопластической задачи применительно к забивным сваям. Для определения сопротивления грунта сдвигу как критерия нелинейности в решении упругопластической задачи предложена методика, основанная на применении данных статического зондирования и статического испытания свай.

Для математического моделирования поведения одиночных забивных свай и свай в поле при нагружении их осевой силой в данном исследовании использована осесимметричная версия решения упругопластической задачи геотехнических конструкций по решению профессора Д. М. Шапиро. В геомеханической модели, принятой в этом решении, используются физические уравнения, широко проверенные на практике и содержащие характеристики грунта, определяемые по стандартным методикам. Процедурную основу расчета составляет метод начальных напряжений (МНН) с методом конеч-

ных элементов (МКЭ), а теоретическую - математическое описание грунта как сплошной изотропной среды, моделируемой в соответствии с уравнениями теории упругости и пластичности. Поведение грунта при сложном напряженном состоянии моделируется билинейной зависимостью е= Да) между напряжениями и деформациями. Для условно линейного участка графика с = Да) принимается модель линейно-деформируемого тела, подчиняющегося обобщенному закону Гука. Достижение предела текучести связано с наступлением предельного равновесия в соответствии с условием Мизеса-Боткина-Шлейхера

где J¡ - <7[+<72+Оз. J? [(^"Oi)3 + (02-03)2 +(°з"°г|)2] - первый и второй инварианты тензора (дивиатора) напряжений; а, к - прочностные характеристики грунта при пространственном напряженном состоянии, определяемые уравнениями а - sin (р/3 и k = с cos(р . Относительные деформации грунта при пластическом течении определяются по уравнению

где - малая скалярная величина, численно равная углу сдвига; - параметр дилатансии, принимаемый равным 0,5 <х

Расчет производится для цилиндрической сваи, равновеликой по площади боковой поверхности призматической свае, расположенной в центре расчетной области. Расчетная область принята цилиндрической радиусом rm, равным 6d для одиночной сваи диаметром d и й/2 для сваи в поле ( а - шаг свай в поле). Условием на внешних границах расчетной области является ограничение горизонтальных перемещений на вертикальной поверхности

и вертикальных перемещений на горизонтальной поверхности Условием внутри расчетной области является ограничение касательных напряжений на вертикальной поверхности контакта «грунт-свая» т<Т, где т касательные напряжения, получаемые расчетом, на боковой поверхности свай; Т - предельное сопротивление грунта сдвигу на поверхности контакта «свая-грунт». Расчетная область разбивается на кольцевые конечные элементы треугольного сечения и «контакт-элементы» - тонкие цилиндрические КЭ прямоугольного сечения толщиной 6 см, наделенные тремя видами нелинейности. Природное (исходное) напряженное состояние принято распределенным гидростатически

С целью обоснования возможности использования вышеописанного расчетного метода для анализа напряженно-деформированного состояния основания при нагружении одиночной сваи и сваи в поле выполнены расчеты испытанных свай, в том числе оснащенных тензометрическими приборами (тензосвай). Выполнено сопоставление графиков «нагрузка-осадка», «нагрузка-сопротивление грунта на боковой поверхности сваи» и «нагрузка-сопротивление грунта под нижним концом сваи», построенных по результатам ис-

пытаний и расчетов одиночных свай и свай в свайном поле (рис. 1 и 2). Из рис. 1 следует, что графики, полученные расчетом, имеют характерные точки перелома, аналогичные экспериментальным графикам, а расхождение расчетных и опытных данных на линейном участке графика составляет 20-30%. Из сопоставления графиков 4 и 1 на рис. 2 следует, что в отличие от одиночной сваи график "нагрузка-осадка" для сваи в поле не имеет выраженной точки перелома и в интервале осадок до 10 см характеризуется практически линейной зависимостью между нагрузкой на сваю и осадкой сваи.

На основании анализа полученных результатов можно заключить следующее: используемый метод расчета позволяет выполнять анализ напряженно-деформированного состояния как одиночной сваи, так и сплошного свайного поля при помощи одной модели грунта, не прибегая к допущениям, вынесенным из экспериментов; некоторые принципиальные отличия в поведении одиночных свай и свай в составе свайного поля, полученные данным методом, в основе которого лежит теоретическое решение, неоднократно подтверждены результатами экспериментальных исследований других авторов; в упругой стадии работы сваи расчет позволяет получать результаты, адекватно отражающие фактическое поведение одиночной сваи под действием вертикальной осевой нагрузки.

Рис. 1. Сравнение результатов статических испытаний тензосвай и упруго-

пластического расчета свай: а - график "нагрузка-осадка"; б - график «нагрузка-сопротивление боковой поверхности сваи» (сплошные линии), «нагрузка-сопротивление острия сваи» (пунктирные линии); 1 - свая длиной 7 м (результаты испытания); 2 - та же свая (результаты расчета); 3 - свая длиной 9 м (результаты испытания); 4 - та же свая (результаты расчета)

С использованием вышеописанного решения выполнено численное исследование и разработан метод определения сопротивления сваи в поле с учетом уплотнения межсвайного грунта и грунта основания свайного поля. Сопротивление сваи в свайном поле определяется по графикам "нагрузка-осадка" при осадке Si, равной предельной допускаемой осадке здания. Графики строятся по результатам математического моделирования нагружения свай осевой силой предлагаемым методом.

Дли учета уплотнения грунта основания свайного поля выполнен комплекс экспериментальных (полевых и численных) исследований, который включал в себя:

- статическое зондирование грунтов до и после погружения свай в

поле;

100 200 ЗОН JtlCi МН) 600 700 800 Т, kN О ----------------------------------------

001

0 02

003

004

005

006

007

008

009

0010

S, m

Рис. 2. Графики "нагрузка (Р)-осадка (S)" одиночной сваи по

расчету (1), одиночной сваи по испытанию (2), сваи в свайном поле,

испытанной при незагруженных соседних сваях (3), сваи в свайном поле по расчету (4)

- статическое испытание одиночной сваи и статическое испытание сваи в поле при незагруженных соседних сваях;

- расчеты одиночных свай и свай в поле путем математического моделирования нагружения свай осевой силой.

Полевые исследования выполнены для свайного поля из забивных свай сечением 30x30 см, длиной 12 м, с шагом 1,2 м в глинистых грунтах (рис. 2). Анализ результатов статического зондирования до и после погружения свай показывает, что после забивки свай удельное сопротивление под наконечником зонда (q) увеличивается в среднем в 1,5 раза. По результатам анализа статических испытаний одиночных свай как отдельно стоящая (график 2 на рис. 2) и в составе свайного поля, когда остальные сваи не нагружены (график 3 на рис. 2), получено, что в обоих случаях зависимость «нагрузка-осадка» нелинейна, имеются характерные точки перелома, соответствую-

щие моменту полной реализации сил трения по боковой поверхности сваи, а осадка, соответствующая полной сдвиговой осадке, и скорость изменения осадки для одиночной сваи в 2 раза больше, чем для сваи в поле. Таким образом, очевидно, что имеет место уплотнение межсвайного грунта и грунта под нижним концом свай в равной степени.

Численные исследования включали серию расчетов свай в поле с использованием осесимметричной версии упругопластической задачи. В соответствии с результатами экспериментов расчеты выполнялись при условии уплотнения межсвайного грунта и грунта под нижними концами свай, что учтено путем увеличения прочностных и деформативных характеристик в 1,5 раза. Сопоставление результатов расчета, полученных для грунтов естественного сложения и уплотненных грунтов, показывает, что величина касательных напряжений практически не зависит от степени уплотнения межсвайного грунта и грунта в основании свайного поля, а осадки сваи в поле (при условии нагружения соседних свай) для уплотненного грунта уменьшаются в прямо пропорциональной зависимости от роста модуля деформации основания. Поэтому предложения по учету уплотнения фунта основания в расчетах свай, работающих в составе свайного поля, сводятся к определению модуля деформации грунта, соответствующего фактическому поведению свайного фундамента в принятой расчетной модели.

Процедурно учет уплотнения заключается в выборе требуемого графика "нагрузка-осадка" (который и используется при определении сопротивления сваи в поле) из семейства графиков, построенных при разном модуле деформации грунта в основании поля. Выбор требуемого графика "нагрузка-осадка" выполняется в соответствии с эмпирической связью между осадками одиночной сваи и фундамента при нагрузке = (здесь и далее все значения с индексом "2" относятся к свае в поле, а с индексом "1" - к одиночной свае), причем Р\ соответствует любой точке линейного участка графика "нагрузка-осадка». Эмпирическая связь между осадками одиночной сваи ¿>1 и свайного фундамента S2 имеет вид

^ = ч&2 (3)

Коэффициент принят в соответствии с рекомендациями СНиП "Свайные фундаменты" равным 0,2.

Для оценки эффективности работы сваи в составе свайного поля предложено использовать коэффициент взаимодействия свай через грунт определяемый путем сопоставления сопротивлений одиночных свай и свай в поле на основе анализа графиков "нагрузка-осадка". Из результатов экспериментальных исследований и расчетов одиночных свай и свай в поле следует, что графики "нагрузка-осадка" для них имеют принципиально разный характер. Для одиночных свай количественной оценкой их предельного состояния является несущая способность. При нагружении сваи в поле предельное состояние не достигается и термин "несущая способность" может применяться лишь условно, как сопротивление сваи при заданной осадке. Поэтому коэф-

фициент взаимодействия свай через грунт £ может быть определен как отношение P/Pi ио результатам анализа теоретически построенных кривых «нагрузка-осадка» при осадках соответственно Sí и S¡. Осадка Sj равна предельной допускаемой осадке здания, S\ - осадке, соответствующей "условно линейному" участку на кривой "нагрузка-осадка" одиночной сваи. Численное исследование зависимости коэффициента взаимодействия свай через грунт £ от параметров свайного поля выполнено путем сопоставительных расчетов (с использованием вышеописанного метода математического моделирования нагружения свай осевой силой) одиночных свай сечением 30x30 см, длиной 6 - 12 м и свай сечением 30x30 см в свайном поле, погруженных с шагом 3d - 6d в глинистые грунты от мягкопластичной до тугопластичной консистенции. По результатам расчета определены сопротивления свай Р^ и P¡ и коэффициенты взаимодействия свай. Получено, что увеличение коэффициента £ в большей степени зависит от шага свай (с увеличением шага свай коэффициент £ увеличивается), длина свай на величину £ практически не

влияет. При шаге свай а = 3d он минимальный и практически всегда меньше 1, при шаге свай а = 4 - 6d коэффициент £ больше 1. Из этого следует, что при погружении свай длиной до 12 м в глинистые фунты изменение шага свай целесообразно в диапазоне 4d-6d. Предложено использовать коэффициент для определения сопротивления сваи в свайном поле по результатам испытания и расчета одиночных свай.

Для уточнения расчетной схемы определения осадок свайно-плитного фундамента выполнен анализ эпюр распределений касательных напряжений г по длине сваи в поле. Установлено, что касательные напряжения на боковой поверхности свай возникают на участке длиной 1 - 3 м у нижнего конца свай, а выше касательные напряжения равны нулю. Из этого следует, что в порядке развития методики СНиП подошву "условного фундамента" можно рекомендовать принимать не на уровне нижнего конца свай, а выше на

1/3 длины сваи.

В четвертой главе рассмотрен вопрос определения доли общей нагрузки, передаваемой на сваи и плиту при нагружении фундамента. Разработан метод определения нагрузки на сваю и предложены методы оценки де-формативных характеристик основания плиты (коэффициента жесткости основания) в зависимости от параметров свайного поля.

С целью разработки метода определения нагрузки, передаваемой на сваю, при расчете свайно-плитного фундамента с учетом включения плиты в работу выполнены численные исследования и решены следующие задачи: путем численных исследований, использующих решения контактной задачи плиты на упругом основании, выявлены закономерности перераспределения нагрузок и определена доля нагрузки, воспринимаемой сваями; путем численных исследований с использованием решения плоской задачи теории упругости и анализа напряженно-деформированного состояния свайно-плит-

ного фундамента получен критерий возможности включения плиты в работу при нагружении фундамента; выполнено исследование методов определения деформативных характеристик основания в расчетах плит на упругом основании и предложены методы определения коэффициента жесткости основания свайно-плитного фундамента

Численные исследования закономерностей перераспределения нагрузок в свайно-плитном фундаменте выполнены с использованием программного комплекса "SCAD", реализующего решение контактной задачи плиты на упругом основании. По результатам расчета фундаментных плит на свайном осно^и™ (54 варианта расчетов) определена связь безразмерных параметров: (отношение коэффициентов жесткости основания плиты и сваи), / л j

(доля нагрузки, воспринимаемой сваями), (отношение

ей плиты и свайного основания); (отношение фактическо-

го давления к давлению, воспринимаемому сваями), где N - нагрузка на колонну; п - количество свай; Rz - реакция свай; Н - толщина плиты; / - длина свай; b - шаг колонн; Е - модуль упругости бетона плиты; Snp - предельная допускаемая осадка здания; В - ширина плиты. В результате анализа зависимостей безразмерных параметров получена формула для определения нагрузки , передаваемой на сваи,

Выявлено, что для свайно-плитного фундамента со следующими параметрами: И = 0,6 - 0,9 м, / =6 - 12 м, а — 4 - 6d коэ ф фиц иешгвш о гут быть приняты равными 1 и 0,8 соответственно.

Важнейшим вопросом исследования является определение области применения решения контактных задач, т. е. условий, при которых формула (4) имеет смысл и плита включается в работу. Установлено, что таким критерием является относительное перемещение грунта и свай. С целью выявления соотношений параметров поля (шага свай и длины свай), удовлетворяющих этому критерию, выполнено численное исследование с применением решения плоской задачи теории упругости, реализованного в программном комплексе "SCAD". В исследовании грунто-свайный массив моделируется совокупностью конечных элементов в плоском напряженном состоянии Расчет выполняется в плоскости XOZ.

При подготовке исходных данных варьировались деформативные характеристики грунта , деформативные характеристики бетона свай и

18

Rzn/ /ZN

плиты сохранялись постоянными. Для двух вариантов деформативных характеристик грунтов рассмотрено 12 вариантов свайных полей из забивных свай сечением ЗОхЗОсм при условии изменения длины свай и их шага в свайном поле. В результате получены поля напряжений (совокупность изолиний нормальных напряжений СТ.) и перемещений (по оси Ъ в плоскости ХОЪ). Совместный анализ результатов расчета напряжений и перемещений при изменении длины свай и их шага показывает следующее: при шаге свай 1,3 м независимо от длины свай и деформативных характеристик грунта перемещения грунта и свай совпадают, а изолинии напряжений в уровне нижнего конца свай смыкаются; при шаге свай 1,8 м имеет место концентрация напряжений под нижними концами свай, а перемещения межсвайного грунта значительно меньше перемещений свай, при этом наблюдается слабая тенденция увеличения этой разницы с уменьшением длины свай.

Полученные результаты численного исследования позволяют сделать вывод о том, что для полей из забивных свай сечением 30x30 см при их шаге 1,3 м и менее включение плиты в работу физически невозможно, а следовательно, не имеет смысла решение контактных задач с целью оценки перераспределения нагрузки между плитой и сваями. Включение плиты в работу возможно при шаге свай 1,5 м (5ф и более, при этом доля нагрузки, воспринимаемой сваями, зависит от длины свай: чем короче сваи, тем большая нагрузка передается на плиту и меньшая на сваи.

При решении контактных задач с целью оценки доли нагрузки, передаваемой на сваи, исходной деформативной характеристикой основания является коэффициент жесткости основания свай и плиты. С целью разработки методики оценки деформативных характеристик основания выполнено исследование, включающее анализ методов определения коэффициента жесткости основания в расчетах плит на упругом основании и разработку предложений по определению коэффициента жесткости основания свайно-плитного фундамента.

Разработке методов оценки коэффициента жесткости основания плитного фундамента на естественном основании посвящены работы В. А. Барвашова, Н. М. Бородачева, Б. Н. Жемочкина, С. Н. Клепикова, Т. А. Мали-ковой, П. Л. Пастернака, Д. И. Польшина, Л. Н. Репникова, Н. В. Трофимовича, В. Г. Федоровского. С учетом значительного разброса результатов определения коэффициента жесткости разными методами проводились исследования по оценке влияния коэффициента жесткости на результаты расчета плиты. Для этого выполнен полный факторный эксперимент типа 2* . Основными изменяемыми факторами приняты неоднородность основания, величина коэффициента жесткости основания и учет «краевого эффекта», т. е. увеличение коэффициента жесткости от центра к краям фундамента. Цель факторного эксперимента - выявление значимости этих факторов и их взаимовлияние. Параметром оптимизации является максимальное усилие в сечении плиты. В результате данного исследования установлено, что при расчете

плитных фундаментов на упругом основании большее влияние на конечный результат имеет не столько точность оценки податливости основания, выражаемая величиной коэффициента жесткости, сколько правильный учет неоднородности основания, а в некоторых случаях весьма значимым фактором оказывается учет повышения коэффициента жесткости в угловых и краевых зонах плитного фундамента ("краевой эффект").

Результаты факторного анализа, а также результаты экспериментальных исследований (численных и натурных), изложенные в главе 3, учтены при разработке методики определения деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента из забивных свай.

Выбор деформативных характеристик основания зависит от шага свай в свайном поле при шаге свай более деформативной характеристикой основания свайно-плитного фундамента является коэффициент жесткости сваи (/Q; при шаге свай менее 5d такой характеристикой является коэффициент жесткости основания свайного поля (Kin). Коэффициент жесткости свай в свайном поле определяется по формуле

КжН№ь (5)

где £ 1 - коэффициент, учитывающий особенности поведения сваи в свайном поле в отличие от одиночной сваи и определяемый путем сравнительного анализа теоретически полученных зависимостей "нагрузка-осадка" для одиночной сваи и сваи в свайном поле; С, - коэффициент, учитывающий "краевой эффект" в основании свайного фундамента.

Коэффициент рассчитывается как где - коэффициент

взаимовлияния свай в поле, определяемый по рекомендациям главы 3, а 5/ и - осадки одиночной сваи и сваи в поле при нагрузках соответствен-

но. Для свайного поля с шагом свай 7d и более коэффициент £; принимается равным 1. Коэффициент жесткости одиночной сваи К\ определяется по результатам статического испытания одиночной сваи как отношение нагрузки на сваю к осадке при этой нагрузке P/S (при этом рассматривается только линейный участок графика "нагрузка-осадка" для любой пары "P-S") или по данным статического зондирования в соответствии с методом, предложенным соискателем и защищенным авторским свидетельством Метод разработан на основе моделирования процесса погружения зонда в процессе его стабилизации (при зондировании "со стабилизацией" зонда) группой физических уравнений состояния системы "зонд-демпфер", в результате чего получена формула для определения

где - осадка зонда за время стабилизации, см; - коэффици-

20

ент, зависящий от режима зондирования, изменяется в интервале -

высота воздушного столба в демпфере в момент остановки зонда; - предельное сопротивление свай, определенное по данным статического зондирования; - давление воздуха в демпфере; - периметр сваи и зонда.

Коэффициент находится как отношение осадки свай в центре плиты к осадке крайних свай. Для определения осадок использовано решение Буссинеска для сосредоточенной силы, приложенной на поверхности упругого полупространства, с помощью которого определены интегральные осадки от единичных сил под центром и крайними точками плиты и получена формула для определения в зависимости от соотношения геометрических размеров плиты (Ь и В)

Переменный коэффициент жесткости основания свайного поля предлагается рассчитывать как обратную величину осадкам основания при единичной нагрузке, определяемым с использованием решения Буссинеска

где с принимается равным 1 м; £о - приведенный в пределах сжимаемой толщи модуль деформации основания.

В пятой главе изложены результаты теоретического исследования свайно-плитных фундаментов при условии образования карстового провала, целью которого является разработка метода определения коэффициента жесткости свай и нагрузок, передаваемых на сваи вокруг провала. В процессе исследования решались следующие задачи: определение степени влияния изменения (уменьшения) коэффициента жесткости основания вокруг карстового провала на результат расчета плиты и разработка методики определения коэффициента жесткости свай вокруг карстового провала; разработка метода учета жесткости степ в расчете плиты и метода определения нагрузки, передаваемой на сваю, с учетом образования карстового провала.

Численные исследования для решения поставленных задач выполнялись путем расчетов плит на упругом (свайном) основании с учетом жесткости коробки здания, для чего с использованием "балочных схем" разработан метод расчета плиты свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала, в котором итеративным путем учитывается совместная работа здания и основания. При этом рассмотрены здания 2 типов (каркасные и бескаркасные) и соответственно 2 варианта приложения нагрузок: сосредоточенная нагрузка над упругооседающими опорами и равномерно распределенная нагрузка.

Для варианта сосредоточенной нагрузки над упругооседающими опорами уравнение изгиба балки имеет вид дифференциального уравнения 2-й степени

В результате интегрирования правой и левой частей дифференциального уравнения (9) получена система уравнений (10), в которую кроме основных уравнений изгиба включены 2 уравнения равновесия £/у„ +с2 =0

-у0 + £/>>, + х, с, + с2 = ——;

Ро4

" У о

Pi(*2

-y¡+ EJyi + х2с, 4 с г

(10)

->0 +

>1 + EJy'i + -Vi +с2 =Z

6

6 6 IWo=0;ZW = 0,

где jc, - расстояние от начала координат до /-и опоры; с2 - соответственно угол поворота и перемещение балки в начале координат, умноженные на жесткость балки EJ; N¡ - нагрузка на /-и опоре; р, - коэффициент жесткости i-й опоры; у, - осадка i-й опоры; j - номер опоры, для которой составляется уравнение.

В результате решения системы уравнений (10) определяются перемещения опор (свай), реакции опор R (R ~ ру) и изгибающие моменты в сечениях балки. Данное решение реализовано в программе "SISTEMA".

Для случая равномерно распределенной нагрузки получено решение для равнопролетной балки на упругооседающих опорах с использованием «уравнения 5 моментов» (11). Решение реализовано в программе "KARST".

Мп-2вп,п-2 + + М* °п,п + Мп+2вп,п+г +0пр=0. (И)

Для учета эффекта взаимовлияния стен здания и основания в расчете свайно-плитного фундамента использован метод итераций, в котором расчетный цикл включает в себя два расчета - "прямой" и "обратный", причем реакции опор, полученные в предыдущем расчете ("прямом" или "обратном"), являются внешней нагрузкой в последующем расчете. Расчетный цикл повторяется до тех пор, пока не выполнится условие, по которому расчет считается завершенным. Данное решение реализовано в программе "KARST". Результаты расчета усилий в сечениях плиты с учетом жесткости стен предлагаемым способом сопоставлялись с результатами расчетов плиты при условии моделирования стен и перекрытий здания набором конечных элементов с использованием программы "SCAD". Расхождение в результатах не превысило 10%.

На основании результатов численных исследований с учетом жесткости стен здания, выполнен анализ перераспределения нагрузок на сваи при

карстовом провале и предложена методика оценки коэффициента жесткости свай и определения нагрузки на сваи вокруг провала.

С использованием решений теории упругости для плит на упругом основании при расчете плиты над провалом получены формулы для определения коэффициента жесткости свай вокруг карстового провала в зависимости от коэффициента жесткости одиночной сваи , определяемого по рекомендациям главы 4,

(12)

где

(13)

10 сЕа

<7 - распределенная нагрузка на поверхности плиты над провалом; Е, V модуль деформации и коэффициент Пуассона бетона; к - толщина плиты; а- шаг свай; Б - расчетный диаметр карстового провала.

Аналогичное решение получено для случая сосредоточенной нагрузки Ж над провалом

3 Иа.

£ = \ + -

ЛГ,£>

2РИ \ 7г£сг

(14)

По результатам решения уравнений (13) и (14) составлены таблицы для определения коэффициента

По данным численных исследований с учетом жесткости здания предложено нагрузки на сваю (Лу вокруг провала определять путем использования корректирующего коэффициента к

К-

■■кГ*„, (15)

где - нагрузка, передаваемая на сваю без учета образования провала и определяемая в соответствии с требованиями СНиП.

На основании полученных закономерностей перераспределения нагрузки на сваи вокруг карстового провала и расчетов плиты с учетом жесткости здания разработаны предложения по определению коэффициента к в зависимости от типа здания: отдельно для каркасных и для бескаркасных зданий.

По результатам расчета фундамента с учетом жесткости здания предложено жесткость стен при расчете плиты на упругом основании при образовании карстового провала учитывать путем корректировки нагрузки

над провалом и вокруг провала

,1

- о>7<?» <?2 + 0,3^/2/(0, (16)

где - распределенная нагрузка над карстовым провалом; - распределен-

23

ная нагрузка за границами провала; 1(1) - участок основания, который воспринимает дополнительную нагрузку от стен над провалом (рис. 3) и определяется аналитически, а в практических расчетах может приниматься равным 7 м.

Рис. 3. Схема перераспределения нагрузок над карстовым провалом

Шестая глава содержит результаты теоретических исследований, целью которых является разработка аналитического метода оценки НДС основания свайно-плитного фундамента каркасного здания при карстовом провале, включающего в себя решение следующих задач: определение напряженного состояния межсвайного грунта в сплошном свайном поле при полной проектной нагрузке на колонны в момент образования карстового провала; определение давлений в основании плиты и осадок плиты при образовании карстового провала под нижними концами свай; разработка предложений по применению результатов аналитических решений для оценки НДС основания свайно-плитного фундамента в практике проектирования фундаментов каркасных зданий на карстоопасном основании. В теоретических исследованиях использованы решения задач теории упругости, в том числе и для плит на упругом основании, полученные Б. Г. Кореневым.

Для определения напряженного состояния межсвайного грунта в сплошном свайном поле при полной проектной нагрузке в момент образования карстового провала проанализировано изменение напряжений вокруг сваи, работающей в составе свайного поля. Из результатов экспериментальных и численных исследований, изложенных в главах 1 и 3, следует, что при нагружении свай, работающих в составе свайного поля, на их боковой поверхности возникают дополнительные радиальные (нормальные) напряжения, т. е. создается эффект "обжатия" свай фунтом. Процесс "обжатия" свай грунтом сопровождается увеличением напряжений, нормальных к боковой поверхности сваи, что увеличивает сопротивление сваи.

Количественно эффект "обжатия" определяется силой обжатия или соответствующими напряжениями о> (рис. 4), величина которых зависит от параметров свайного поля (шага свай и их длины) Чем меньше шаг свай, тем

больше сила обжатия. При увеличении шага свай сила обжатия уменьшается, и при некотором удалении свай друг от друга взаимовлияние свай практически исчезает. С целью количественной оценки эффекта «обжатия» получено аналитическое решение для определения радиальных напряжений в грунто-свайном массиве в зависимости от шага свай.

При определении напряжений в основании свайно-плитного фундамента при карстовом провале грунто-свайный массив (сплошное свайное поле) рассматривается как упругая сплошная изотропная среда, для которой решается осесимметричная задача о распределении радиальных напряжений 0Г при нагружении каждой сваи в свайном поле нагрузкой, равной Р. Напряжение определено из условия равновесия

а функция напряжений (р - из уравнения совместности деформаций, общим интегралом которого является функция

(р = С,+С21пг+Сзг:+СУ 1пг. (18)

Для определения коэффициентов уравнения (18) использован метод "компенсирующих нагрузок". Возможность применения этого метода вытекает из принятых на основании экспериментальных исследований условий на границах расчетной области сваи в свайном поле (глава 3), по которым горизонтальные перемещения межсвайного грунта на контуре ограничивающем расчетную область вокруг сваи (радиус расчетной области г = а/2, а - шаг свай в свайном поле), равны нулю В со-

ответствии с основным уравнением метода "компенсирующих нагрузок" получено уравнение равновесия на контуре

^¿а-ЪМШа^ 0, (19)

где - радиальное напряжение от нагрузки на

рассчитываемую сваю (Р) на отрезке ст контура определяемое по решению Р. Миндлина;

ш

- радиальные напряжения от нагрузок

/=•1 '

на соседние сваи (Р) на отрезке контура

В результате решения уравнения (19) получены коэффициенты С

Рис. 4. Расчетная схема сваи над провалом

уравнения (18), определены радиальные напряжения (стг) при единичной нагрузке на сваи на любом расстоянии от центра сваи и на любом расстоянии от поверхности грунта и разработаны специальные таблицы для построения эпюр радиальных напряжений на боковой поверхности свай.

Радиальные напряжения ( аг) характеризуют напряженное состояние грунто-свайного' массива на момент образования карстового провала под нижними концами свай и обеспечивают рост сил сопротивления "проскальзыванию" свай в массиве над провалом (рис. 4). Условие, при котором сваи "не проскальзывают" в грунте, определится выражением

Рпр<Ът,приК)-усГа\

(=1

(20)

где />пр - максимальная нагрузка, передаваемая на сваю над провалом, опреде-

- пг?-

ляется как - давление, передаваемое на основание плиты при про-

вале; а - шаг сваи; и - периметр сваи; И, - длина /-го участка; п - количество участков по длине сваи; Ь - длина сваи; уср - средневзвешенное значение плотности грунта; - удельное сопротивление грунта, определяемое по

Кулону с учетом напряжения стг и силы трения /

Для определения давления (р), передаваемого на основание плиты при провале, решена задача для фундаментной плиты на сваях, под нижним концом которых образовалась карстовая полость. Фундаментная плита рассматривается как пластина бесконечного радиуса на комбинированном основании с карстовой полостью радиусом /ч (рис. 5).

Использованы решения для определения давления в основании плиты и осадок основания плиты в Бесселевых функциях

(21) и

преобразование Ханкеля для определения функции с

с = 2я-1гК(г)У0Ог)</г.

(22)

Ядро основания, соответствующее поверхности осадок при образовании карстовой полости под нижними концами свай, принято типа

(23)

Коэффициенты определены из граничных условий в связи с

образованием карстовой полости радиусом

Рис. 5. Схема комбинированного основания свайно-плитного фундамента

Граничные условия сформулированы следующим образом.

При г —>к функция с, определенная в соответствии с принятым ядром основания, равна Иук0 (формула (24), а осадка комбинированного основания (м» = Ьс^тсаът (Зу) равна осадке, определенной по уравнению упругой поверхности пластинки бесконечного радиуса, загруженной сосредоточенной силой N (формула (25)

В 1

г-^-= —; (24)

^у1 + 52 А

в м2 —

(25)

При осадка комбинированного основания равна осадке плиты радиусом Гк, опертой по контуру, под точкой приложения силы N при цилиндрическом изгибе. Функция с, входящая в формулу для расчета осадки комбинированного основания, находится путем преобразования выражения Ханке-

ля (22). Интеграл от функции Бесселя нулевого порядка, используемый в преобразовании Ханкеля, определен в тригонометрической форме (26). В результате определения этого интеграла для заданных условий и подстановки его в формулу (22) определена функция с и получено уравнение (27):

(26)

(27)

В результате решения системы уравнений, включающей уравнения (24), (25) и (27), рассчитаны коэффициенты Вч8

(28)

где

специальная функция, определяемая по таблицам

Б. Г. Коренева; Б - цилиндрическая жесткость плиты; к0 - коэффициент жесткости свай.

По результатам вычислений несобственных интегралов от Бесселевых функций определены давления в основании плиты (Р,), осадки плиты над карстовым провалом от единичной нагрузки и составлены соответствующие таблицы в зависимости от радиуса карстового провала под нижними концами свай толщины плиты и коэффициента жесткости свай Разработанные таблицы предложено использовать для оценки коэффициента жесткости основания над карстовым провалом. Рассмотрены условия равновесия грунто-свайного массива над провалом и определена область применения полученных решений.

В седьмой главе рассмотрены вопросы практического применения результатов исследований при проектировании свайно-плитных фундаментов из забивных свай на карстоопасном основании: дана общая методика проектирования таких фундаментов; проанализированы результаты экспериментальной проверки некоторых положений методики; обобщен опыт внедрения результатов исследований при проектировании свайно-плитных фундаментов из забивных свай на карстоопасном основании.

Методика проектирования свайно-плитных фундаментов позволяет определять оптимальные параметры свайного поля (шаг свай и длину свай) на основании расчетов одиночных свай по данным статического испытания и

статического зондирования совместно с теоретическими расчетами свай и фундамента, учитывающими особенности поведения свай в фундаменте.

Методика включает следующие этапы расчета: расчет сопротивления свай в свайном поле определение коэффициента взаимодействия свай через грунт £ по рекомендациям главы 3 (для диапазона длин свай) и определение шага свай а; расчет коэффициента жесткости свай и определение нагрузки на сваю с учетом включения в работу плиты (для диапазона длин свай)

по рекомендациям главы 4; проверка условия и определение

длины свай; расчет осадки свайно-плитного фундамента как "условного"; корректировка параметров свайного поля при выполнении расчетов с учетом образования карстового провала (определение нагрузки, увеличенной в связи с перераспределением дополнительных нагрузок на сваи вокруг провала, и корректировка длины свай); определение коэффициента жесткости свай (для выбранных параметров поля) при образовании карстового провала по рекомендациям глав 5 и 6; расчет усилий в сечениях плиты. Положения данной методики представлены в виде блок-схемы расчета. Для облегчения процесса проектирования в соответствии с данной методикой разработаны комплекс программ для ЭВМ, а также графики и таблицы для практического применения.

Проведены экспериментальные исследования с применением тензо-свай с целью проверки методики расчета сопротивления сваи в свайном поле и нагрузки, передаваемой на сваю. В задачи исследований входило: построение кривых «нагрузка-осадка» для свай в составе свайно-плитного фундамента и сопоставление их с результатами теоретических расчетов; оценка влияния уплотнения грунта в основании свайного поля на результат расчета сопротивления сваи; оценка доли нагрузки, передаваемой на сваи. Результаты выполненных экспериментальных исследований подтверждают основные положения предлагаемой методики проектирования свайно-плитных фундаментов, а именно возможность использования теоретически полученных графиков "нагрузка-осадка" при определении сопротивления сваи в поле; необходимость учета уплотнения грунта в основании свайного поля и предложения по корректировке модуля деформации; учет включения основания плиты в работу и предложения по определению доли нагрузки, передаваемой на сваю.

Применение разработанной методики проектирования свайно-плит-ных фундаментов из забивных свай позволило на основании результатов расчета корректировать длину свай, сокращать количество свай в фундаменте, а также уменьшать расход арматуры монолитной плиты (особенно при проектировании на карстоопасном основании). Перерасчет свайно-плитных фундаментов 10 промышленных объектов, из которых 8 запроектировано на кар-стоопасном основании, с использованием основных расчетных положений предлагаемой методики позволил получить общий экономический эффект 910 тыс. руб. в ценах 1984 г.

Общие выводы и результаты

С целью повышения эффективности проектирования свайно-плитных фундаментов на закарстованных территориях проведен комплекс экспериментально-теоретических исследований и разработана методика их расчета с учетом образования карстового провала.

В рамках выполненных исследований получены следующие результаты.

1. По результатам экспериментальных и численных исследований взаимодействия системы "сваи-грунт" разработан метод определения сопротивления забивных свай в поле. В основу разрабатываемого метода положен теоретический метод расчета свай с использованием осесимметричной версии упругопластического расчета геотехнических конструкций, исходные данные для которого определяются по данным статического испытания одиночных свай и статического зондирования грунтов.

2. В результате экспериментальных исследований взаимодействия "сваи-грунт" с применением тензосвай разработана методика определения сопротивления сдвигу грунта по боковой поверхности свай как критерия нелинейности в решениях упругопластических задач и обосновано применение осесимметричной версии решения упругопластической задачи (в рамках теории пластического течения) для математического моделирования процесса вдавливания забивных одиночных свай и свай в свайном поле осевой силой.

3. С использованием математического моделирования процесса вдавливания забивных свай осевой силой выполнено численное исследование взаимодействия системы «свая-грунт». На основании анализа результатов исследований установлено следующее:

- эффективность использования свай в фундаменте может оцениваться коэффициентом взаимодействия свай через грунт который определяется как отношение сопротивления сваи, работающей в составе свайного поля, к сопротивлению одиночной сваи;

- коэффициент взаимодействия свай через грунт зависит в большей степени от расстояния между сваями и в меньшей степени от их длины;

- при увеличении расстояния между сваями их сопротивление по грунту растет и соответственно увеличивается коэффициент поэтому поиск-оптимального шага свай в свайном поле может выполняться в диапазоне 4^- Ьб(й - поперечный размер сваи).

4. На основании результатов численных исследований взаимодействия системы "сваи-плита" получены закономерности перераспределения нагрузок в свайно-плитном фундаменте и сформулированы предложения по расчету нагрузки на сваю: определена доля нагрузки, передаваемой на сваи при учете включения плиты в работу, в зависимости от соотношения дефор-мативных характеристик основания плиты и свай ; установлено, что

определение доли нагрузки, передаваемой на сваи с учетом включения плиты в работу, может выполняться при условии, если шаг забивных свай в свайном поле более или равен 5 d.

5. В результате экспериментально-теоретических и численных исследований НДС одиночных свай и свай, работающих в составе свайного поля, разработан метод определения деформативной характеристики основания (коэффициента жесткости основания) свайно-плитных фундаментов, которые используются для расчета плитной части фундамента. Коэффициент жесткости основания предлагается определять с учетом взаимодействия свай через грунт, используя коэффициент а также «краевого эффекта», т. е. увеличения коэффициента жесткости основания от центра к краям фундамента.

6. Разработан метод учета жесткости верхнего строения при расчете плитного фундамента, основанный на использовании "балочной расчетной модели" и решении контактной задачи в сочетании с "методом итераций", реализованный в программе "KARST", разработанной автором. Метод использован при исследовании фундамента с учетом образования карстового провала. Предложен также практический метод учета жесткости стен при расчете плиты путем перераспределения нагрузки над провалом с учетом концентрации ее на границе провала.

7. По результатам исследований НДС грунто-свайного массива с использованием решений плоской задачи теории упругости совместно с расчетами контактных давлений в основании плиты с учетом жесткости верхнего строения получены закономерности распределения нагрузок на сваи вокруг карстового провала в зависимости от типа здания. Установлено, что нагрузка на сваи возрастает у краев провала и уменьшается по мере удаления от провала. Разработана методика определения максимальной нагрузки на сваи вокруг провала для каркасных и бескаркасных зданий.

8. На основании результатов теоретических исследований, особенностей поведения свай вокруг карстового провала и перераспределения нагрузок на сваи с учетом жесткости верхнего строения получены аналитические решения для определения деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента вокруг карстового провала. Разработаны таблицы для практических расчетов.

9. Получено аналитическое решение НДС основания свайно-плит-ного фундамента с использованием основополагающих уравнений осесим-метричной задачи определения напряжений в сплошной упругой изотропной среде и теории расчета плит на упругом основании, позволяющее определять радиальные напряжения вокруг свай в грунто-свайном массиве, контактные давления в основании плиты и осадку фундамента при карстовом провале.

10. Разработана методика проектирования свайно-плитных фундаментов из забивных свай с учетом образования карстового провала, позволяющая определять параметры свайного поля (шаг и длину свай) и деформа-

тивные характеристики основания, являющиеся исходными данными для расчета плиты. Разработаны программы на ЭВМ, позволяющие проводить расчеты в соответствии с данной методикой. Выполнена экспериментальная проверка некоторых положений методики, в результате которой подтверждены основные расчетные принципы.

11. Показано, что практическое внедрение разработанной методики при проектировании свайно-плитных фундаментов промышленных и гражданских зданий подтвердило их высокую экономическую эффективность по сравнению с фундаментами, запроектированными в соответствии с действующими нормами. Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более 900 тыс. руб. в ценах 1984 г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. А. с. 1178849 СССР. Способ определения несущей способности свай / Готман Н. 3. - Опубл. в Б. И. - 1985. - № 34.

2. Упрощенный метод выбора длин свай с учетом неоднородности основания и жесткости сооружения /Гончаров Б. В., Рыжков И. Б., Готман Н. 3., Колесник Г. С. // Строительство на торфах и деформации сооружений на сильносжимаемых грунтах: Докл. советских ученых на 11 Между нар. Балтийской конф. по механике грунтов и фундаментостроению. - М.,1988. -С. 131-138.

3. Готман Н. 3., Рыжков И. Б. К вопросу об оптимальном проектировании свайных фундаментов крупнопанельных зданий // Механизированная безотходная технология погружения свай заводской готовности. - Мат-лы III Всесоюзн. совещания. - Владивосток, 1991.

4. Готман Н. 3. Об учете совместной работы здания и основания при расчете свайных фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях //Тр. III Междунар. конф. по проблемам свайного фундаментостроения (Минск, 1992)-Ч. 1.-Пермь, 1992.-С. 117-118

5. Готман Н. 3. Расчет фундаментов с учетом взаимодействия здания и основания в условиях карста // Геотехника-95: Тез. докл. научно-техн. конф. -СПб, 1995.

6. Готман Н. 3. Расчет свай в фундаментах, проектируемых на карсте //Эффективные фундаменты, сооружаемые без выемки грунта: Тез. докл. на-учно-техн. конф. - Полтава, 1995.

7. Готман Н. 3., Закирова Р. А. Расчет свайных фундаментов бескаркасных зданий на закарстованных территориях // Геотехника Поволжья-5: Тез. докл. научно-техн. конф. - Тольятти, 1992.

8. Готман Н. 3. Расчет предельных сопротивлений висячих свай по результатам статического зондирования в зависимости от допускаемых деформаций // Тр. V Междунар. конф. по проблемам свайного фундаменто-

строения (Тюмень, 1996).-Т. 2.-М., 1996.-С. 47-51.

9. Гетман Н. 3. Использование приближенных инженерных методов в сочетании с численным анализом при расчете фундаментов на карсте // Механика грунтов и фундаментостросние: Тр. 3-й Украинской научно-техн. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. - Т. 1. - Одесса, 1997.

10. Готман Н. 3. К расчету фундаментов в виде сплошных свайных полей с монолитными плитами //Тр. VI Междунар. конф по проблемам свайного фундаментостроения (Пермь, 1998). - М., 1998. - С. 32-36.

11. Готман Н. 3, Макарьев М. И. К вопросу об оценке деформативных свойств оснований // Геотехника Поволжья-99. - Йошкар-Ола, 1999. - С. 9-13.

12. Готман Н. 3., Шапиро Д. М., Гузеев Р. Математическое моделирование взаимодействия свай с грунтом в сплошном свайном поле //Тр. Между-нар. семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. - М., 2000. - С. 171-174.

13. Готман Н. 3., Макарьев М. И. Параметрические исследования перераспределения нагрузок в свайном плитном фундаменте //Тр. Междунар. семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. - М., 2000. - С. 174-178.

14. Готман Н. 3., Шапиро Д. М., Гузеев Р. Численная имитация статического испытания тензометрических свай // Тр. 3-й Украинской научно-техн. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. - Киев, 2000.

15. Готман Н. 3. Расчет несущей способности сзай в свайном поле // Тр. Междунар. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. - Волгоград, 2001.

16. Готман А. Л., Готман Н. 3 Опыт реконструкции здания в Уфе в условиях повышенной карстовой опасности // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2001. - № 3. - С.24-26

17. Готман Н.З. Определение параметров свайного поля свайно-плитного фундамента// Основания, фундаменты и механика грунтов.- 2003. -№ З.С.2-6

18. Готман Н. 3. Численные исследования для расчета сопротивлений свай в в свайно-плитном фундаменте //Изв. ВУЗов.- Сер. «Строительство». -2003. - № З.-С. 115-117.

19. Готман Н. 3. Использование статического зондирования для определения деформативных характеристик основания //Геоэкология. - 2003.- №. 3. - С. 277-279.

20. Готман Н. 3., Макарьев М. И. Особенности проектирования свайных фундаментов опор трубопроводов в условиях карста// Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли: Мат-лы междунар. семинара. - Тюмень, 2002. - С. 75-77.

21. Готман Н. 3. Международный симпозиум по испытанию грунтов статическим зондированием (Швеция) //Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1996.-№ 3. - С. 30.

22. Готман Н. 3.. Уваров И. В., усиления

фундаментов реконструируемых зданий в карстоопасных грунтах г. Уфы /Тр. междунар. конф. по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга "Реконструкция исторических городов и геотехническое стр-во". Т. 2. — Спб, 2003.-С. 85-90.

23. Gotman A. L., Gotman N. Z. 1995, Account of structure and bedding interaction under conditions of carst formation. Proc. XI th EurCSMFE, Copenhagen, 6:6.33-6.38. Rotterdam:Balkema.

24. Gotman N. Z. Application cf static sounding for pile calculation in soft soil // Int. symposium on cone penetration testing: SGF Report3. Sweden-95, vol.2-pp. 553-556.

25. Gotman N. Z. CPT for the bases deformability evalatuion // Proc. 1st Int. Conference on site characterization - ISC'98 / Atlanta / Georgia /USA/ pp. 1057-1062.

26. Gotman N. Z., Gotman A. L., Shapiro D. M. , Design of piled- raft foundation as a three - component system "pile-soil-raft". Proc. XV th ICSMFEJstanbul, 2:1039-1042. Rotterdam: Balkema.

27. Gotman N.Z., Makarjev M. I. Consideration ofraft and soil interaction in piled-raft design// V th Int.Conf. on Case Histories in Geotechnical Engineering. New York-2004,paper 1-61.

Подписано к печати 26.04 2004 г. Объем 2.1 печ. л. Отпечатано в БашНИИстрое. Заказ № 60. Тираж 100.

Введение

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Исследование свайно-плитных фундаментов как проблема фундаментостроения

1.1. Применение свайно-плитных фундаментов из забивных свай в сложных инженерно-геологических условиях

1.1.1. Анализ практического опыта применения свайно-плитных фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях

1.2. Свайно-плитный фундамент как группа свай с монолитным ростверком:

1.2.1. Экспериментальные исследования взаимодействия свай в группе

Ш 1.3. Свайно-плитный фундамент как трехкомпонентная система сваи-гру нт-плита»

1.3.1. Физические модели и критерии предельного состояния системы «свая-грунт»

1.3.2. Обзор и анализ методов расчета свайных групп и свайных полей

1.3.3. Учет взаимодействия «свая-грунт-плита» - теоретическая основа оптимального проектирования свайно-плитного фундамента

1.3.4. Развитие методов расчета фундаментных плит. Краткий обзор и основные проблемы 63 Выводы к главе

Глава 2. Инженерная схематизация поведения сваи в свайно-плитном фундаменте

2.1. Инженерная схематизация взаимодействия "сваи-грунт"

2.2. Инженерная схематизация взаимодействия «плита-сваи» 78 Выводы к главе

Глава 3. Разработка метода расчета сопротивлений свай в свайном поле

3.1. Определение сопротивления сдвигу грунта по боковой поверхности свай как критерия нелинейности в постановке упругопла-стических задач применительно к сваям

3.1.1. Экспериментальные исследования с применением тензосвай

3.1.2. Предложения по определению сопротивления сдвига грунта по боковой поверхности свай

3.2. Обоснование выбора решения упругопластической задачи для математического моделирования поведения одиночных забивных свай и свай в свайном поле при нагружении осевой силой

3.3. Численное исследование взаимодействия свай через грунт в сплошном свайном поле

3.4. Определение сопротивления сваи в свайном поле

3.5. Исследование уплотнения грунта в основании сплошного свайного поля

3.5.1. Результаты экспериментальных (полевых и численных) исследований уплотнения основания сплошного свайного поля

3.5.2. Предложения по определению модуля общей деформации основания свайного поля 125 Выводы к главе

Глава 4. Перераспределение нагрузок в свайно-плитном фундаменте.

Определение нагрузки на сваю

4.1. Определение доли нагрузки, воспринимаемой сваями

4.2. Исследование области применения решений контактных задач для определения доли нагрузки, воспринимаемой сваями

4;3. Определение коэффициента постели основания свайноплитного фундамента

4.3.1. Методы определения коэффициента постели

4.3.2. Оценка влияния точности определения характеристик упругого основания на результаты расчета плиты

4.3.3. Предложения по определению упругих характеристик основания свайно-плитного фундамента 173 Выводы к главе

Глава 5. Особенности расчета и проектирования свайно-плитных фундаментов при образовании карстового провала

5.1. Учет совместной работы здания и основания в расчете плитных фундаментов на карстоопасном основании

5.1.1. Использование решений для балок на упругом основании и метода итераций в расчетах плиты с учетом жесткости стен здания

5.1.2. Оценка возможности использования решений балки на упругом основании для расчета фундаментных плит в карстоопасном основании

5.1.3. Предложения по учету жесткости стен в расчете свайно-плитных фундаментов на карстоопасном основании

5.2. Определение коэффициента жесткости свай при образовании карстового провала

5.2.1 Определение коэффициента жесткости свай в свайно-плитном фундаменте в зоне карстового провала и вокруг него

5.2.2. Влияние изменения коэффициента жесткости свай вокруг карЫ) стового провала («ослабленной зоны») на усилия в сечении фундаментной плиты. Предложения по определению коэффициента жесткости свай:

5.3. Определение нагрузки на сваю

Выводы к главе

Глава 6. Аналитические решения НДС основания свайно-плитного фундамента каркасного здания при карстовом провале

6.1. Определение напряженного состояния межсвайного грунта в сплошном свайном поле при полной проектной нагрузке в момент образования карстового провала

6.2. Определение давления в основании плиты и осадок при образовании карстового провала под нижними концами свай

6.3. Предложения по применению результатов аналитических ре-^ шений в практике расчетов свайно-плитных фундаментов каркасных зданий на карстоопасном основании

Глава 7. Практическое применение результатов исследований

7.1. Методика проектирования свайно-плитного фундамента

7.2. Методика проектирования свайно-плитного фундамента на карстоопасном основании

7.3. Экспериментальные исследования для проверки некоторых положений методики проектирования

7.3.1 Инженерно-геологические условия опытной площадки

7.3.2 Методика экспериментальных исследований, конструкции опытных свай

7.3.3 Анализ результатов экспериментальных исследований

7.4. Внедрение результатов исследований в практику строительства 298 k Выводы к главе

Одним из перспективных направлений; развития; фундаментостроения является развитие и совершенствование методов расчета фундаментов в неблагоприятных грунтовых условиях (в слабых водонасыщенных грунтах, в проса-дочных грунтах, на закарстованных территориях). В условиях роста тенденции к увеличению этажности зданий (офисные здания, торговые комплексы и т. д.), а также к повышению нагрузок на колонны в связи с увеличением шага колонн возрастают нагрузки на фундаменты. Проектирование таких фундаментов в неблагоприятных грунтовых условиях требует проведения мероприятий, направленных на улучшение свойств грунтов (уплотнение, закрепление и т. д.). Альтернативой столь дорогостоящим мероприятиям является фундамент в виде монолитной железобетонной; плиты на сваях, получивший название свайно-плитный фундамент.

Диссертация посвящена развитию методов расчета и совершенствованию проектных решений свайно-плитных фундаментов с забивными сваями путем использования современных достижений теории фундаментостроения.

Центральным вопросом проектирования свайно-плитного фундамента; является подход к оценке взаимодействия свай, грунта и плиты. Этот фактор в наибольшей степени влияет на материалоемкость и надежность проектных решений. Действующие нормы проектирования не рассматривают свайно-плитный фундамент как отдельный вид фундамента; их расчет и проектирование выполняется как для свайных ленточных или свайных кустовых фундаментов. При этом взаимодействие свай с грунтом оценивается по схеме работы одиночной < сваи, а взаимодействие плиты с грунтом и сваями даже и не рассматривается. Таким образом, очевидно, что принятая в нормах расчетная схема не может считаться теоретически корректной.

Практика проектирования свайно-плитного фундамента только на основании результатов расчета одиночных свай в соответствии с действующими нормами в большинстве случаев приводит к необоснованным "запасам несущей способности", а следовательно, к перерасходу материалов и завышению сметной стоимости фундамента.

Анализ проектных решений свайно-плитных фундаментов из забивных свай, выполняемый в течение последних 5 лет автором, показывает, что параметры свайного поля (шаг свай и длина свай) определяются исходя из расчетов одиночных свай, при этом шаг свай назначается в диапазоне 3d - 4d (d - размер поперечного сечения сваи). Такие решения в большинстве случаев являются очень материалоемкими и нерациональными, так как при таком расстоянии между сваями имеет место их взаимовлияние, что приводит к существенному недоиспользованию сопротивляемости свай.

В проектных решениях, разрабатываемых на основании действующих нормативных документов, оптимизация параметров свайного поля, которая заключается в поиске оптимальных соотношений между шагом свай и их длиной; не выполняется: в связи с отсутствием методов расчета, рассматривающих задачу оптимизации. Необходимость такой оптимизации диктуется, с одной стороны, требованиями экономии средств, затрачиваемых на нулевой цикл, с другой, - надежности фундаментов. Даже незначительное увеличение расстояния между сваями свайно-плитного фундамента, например на 0,1 м, позволит на 15 - 20% сократить количество свай.

По данным, опубликованным в генеральном докладе по проектированию свайно-плитных фундаментов на XIII Международном конгрессе по проблемам фундаментостроения в г. Дели (1994 г.), снижение стоимости нулевого цикла при использовании методов расчета фундаментов, учитывающих взаимовлияние свай; грунта и плиты, достигает 30 - 40% первоначальной стоимости фундамента, запроектированного на основании-только расчетов одиночных свай. Такая возможность экономии средств уже на стадии проектирования дает основание считать актуальнымшсследование, направленное на создание теоретически обоснованной методологии расчета свайно-плитного фундамента, учитывающей взаимовлияние его составных элементов (свай, грунта, плиты), и достижение на этой основе более оптимального сочетания экономичности и надежности проектных решений.

Актуальность совершенствования методов проектирования свайно-плитных фундаментов подтверждается возросшим интересом исследователей; к этой проблеме, о чем свидетельствует также возрастающее число публикаций на эту тему в трудах трех последних Международных конгрессов по механике грунтов и фундаментостроению .

Основным преимуществом свайно-плитного фундамента является высокая. перераспределительная способность, что обеспечивает их повышенную эффективность на карстоопасном основании. При проектировании фундаментов, в карстоопасных грунтах необходимо учитывать некоторые особенности^ изменения напряженно-деформированного состояния основания при карстовом провале, что и предусматривается новым "Сводом правил по проектированию." [Ильичев, Сорочан, 2001]. Однако в действующих нормах проектирования отсутствуют какие-либо рекомендации по расчету свайно-плитных фундаментов на карстоопасном основании. Это вынуждает проектировщика увеличивать несущую способность фундамента, прибегая к использованию коэффициентов запаса, которые в большинстве случаев никак не обоснованы, что и приводит к материалоемким! и дорогостоящим фундаментам. Поэтому актуальным является проведение исследований с целью выявления особенностей поведения свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала.

На основании исследований, выполненных автором, разработана методология проектирования * свайно-плитного фундамента, основная идея которой заключается в использовании расчетов сопротивления одиночных свай с последующей корректировкой полученных параметров; применительно к свайному полю с учетом взаимодействия свай, грунта и плиты. При;разработке метода учитывалось требование доступности для проектных организаций, использующих стандартные методики при проведении инженерно-геологических изысканий, результаты которых являются исходными данными: для проектирования.

В качестве теоретической основы исследования приняты физические уравнения и математические модели современной механики грунтов. На выбор основополагающих соотношений повлияли требования их широкой экспериментальной и практической изученности и доступности к использованию в проектных организациях, ведущих проектирование массовых объектов строительства. Этим требованиям соответствуют уравнения законов Гука и Кулона, параметры которых могут быть определены по освоенным стандартным методикам.

Для изучения взаимодействия системы "грунт-свая" выполнено численное исследование с применением теории линейно-деформируемой среды (решение Миндлина и Буссинеска) и осесимметричной версии упругопластиче-ской задачи, решенной методом конечного элемента (МКЭ), что позволило учесть эффект нелинейности в расчете свай.

Для изучения взаимодействия "плита-свайное основание" выполнено численное исследование с использованием контактной модели коэффициента постели и метода местных упругих деформаций; и получены аналитические решения о перераспределении нагрузок в свайно-плитном фундаменте.* Для обоснования выбранной модели грунта и изучения закономерностей поведения свай в свайном поле выполнены экспериментальные исследования с применением тензосвай.

Результаты исследований, изложенные в диссертации, являются комплексным решением изучаемой проблемы, соединяющим разработку, а также теоретическое и экспериментальное обоснование методов расчета. Предлагаемые методы расчета ориентированы на использование при проектировании свайно-плитных фундаментов из забивных свай каркасных и бескаркасных зданий на карстоопасном основании.

Изложенный выше краткий обзор рассматриваемых вопросов позволяет сформулировать цель, задачи и научную новизну работы.

Цель работы - комплексное исследование свайно-плитных фундаментов из забивных свай и разработка общей методологии их проектирования с учетом образования карстового провала.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение физических явлений, определяющих взаимодействие системы "сваи-грунт", обоснование допущений и определение критериев предельного состояния свай; составляющих физическую основу выбора модели грунта при расчете сопротивления сваи в свайном поле;

- исследование закономерностей взаимодействия "грунт-сваи-плита" для построения расчетных схем определения осадки фундамента и перераспределения нагрузок между плитой и сваями;

- исследование особенностей напряженно-деформированного состояния свайно-плитного фундамента, при карстовом провале с учетом жесткости коробки здания;

- исследование влияния деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента на величину усилий; в сечениях плиты и разработка предложений по определению коэффициента жесткости основания в зависимости от параметров поля (шага свай и длины свай);

- исследование закономерностей изменения деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента вокруг карстового провала и разработка предложений по определению коэффициента жесткости основания свайного поля при образовании карстового провала;

- разработка методики определения параметров свайного поля свайно-плитного фундамента с учетом образования карстового провала и экспериментальная проверка основополагающих расчетных положений предлагаемой методики.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые предлагается метод расчета параметров свайного поля (длины свай и шага свай) из забивных свай на основании расчетов одиночных свай по и данным статического испытания и статического зондирования совместно с численными исследованиями НДС системы "сваи-грунт-плита", учитывающими особенности поведения забивных свай в сплошном свайном поле, в том числе при образовании карстового провала;

- экспериментально обоснована возможность применения осесимметрич-ной версии решения упругопластической задачи в рамках теории пластического течения для численного исследования НДС как одиночной забивной сваи, так и сваи в свайном поле;

- установлены закономерности перераспределения нагрузок, передаваемых на сваи и основание под плитой фундамента в зависимости от параметров поля и коэффициента жесткости основания свай и плиты;

- разработан инженерный метод учета жесткости здания в расчете фундамента при образовании карстового провала, при использовании которого установлены закономерности перераспределения нагрузок на сваи при образовании провала;

- получены аналитические решения для оценки НДС основания свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала и разработаны таблицы для определения давлений в грунто-свайном массиве и осадок основания фундамента;

- разработан метод оценки коэффициента жесткости основания свайно-плитного фундамента в зависимости от параметров поля и получено аналитическое решение для определения коэффициента жесткости свай при образовании карстового провала.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследования доведены до практического применения на реальных объектах, что позволило получить снижение сметной стоимости нулевого цикла на 30-40% по сравнению с фундаментами, запроектированными в соответствии с действующими нормами.

Практические результаты работы сводятся к следующему:

- разработана методика определения параметров свайного поля из забивных свай и деформативных характеристик основания плиты, учитывающая взаимодействие свай, грунта, плиты и коробки здания, в том числе при образовании карстового провала;

- разработан комплекс программ на ЭВМ, графики для расчета свай и таблицы для определения коэффициента жесткости основания при карстовом провале;

- результаты исследований внедрены при строительстве ряда промышленных объектов;

- подготовлены территориальные строительные нормы.

На защиту выносится совокупность научных положений; на базе которых разработана новая методика расчета и проектирования свайно-плитного фундамента с забивными сваями, в том числе на карстоопасном основании, включающая в себя:

- аналитические и экспериментальные1 зависимости, отражающие выявленные закономерности взаимодействия; свай, грунта и плиты в свайно-плитном фундаменте, в,том числе с учетом жесткости коробки здания;

- метод определения параметров свайного поля в свайно-плитном фундаменте, основанный на использовании данных инженерно-геологичес-ких изысканий и результатов теоретических расчетов сопротивлений свай и нагрузок на сваи, учитывающий взаимодействие свай через грунт, взаимодействие свай с плитой и уплотнение грунта в основании свайного поля;

- метод определения деформативной характеристики основания плитьь (коэффициента жесткости свай) ? в зависимости от параметров свайного поля, учитывающий перераспределение нагрузок на сваи и изменение НДС свайного основания при карстовом провале.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались или. публиковались в трудах международных конференций (Таллин, 1988; Минск, 1992; Пермь, 1994; Тюмень, 1996; Уфа; 1998; Пермь,

2000; Одесса,1997; Киев, 2000; Волгоград, 2001; Линчопинг (Швеция), 1995; Копенгаген, 1995; Атланта (США), 1998; Стамбул, 2001), а также всесоюзных научно-практических конференций (Ленинград, 1990; Тольяти, 1992; Владивосток, 1991; С.-Петербург, 1995,2003; Полтава, 1995; Йошкар-Ола, 1999).

Содержание выполненных работ опубликовано в 48 статьях, получено одно авторское свидетельство на изобретение.

Реализация результатов исследований осуществлена в виде нормативно-технической документации, разработанной коллективом авторов при непосредственном участии соискателя:

- Инструкции по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений на закарстованных территориях. ТСН 302-50-95/Госстрой РБ. - Уфа, 1996;

- Инструкции по проектированию свайных фундаментов для строительства в условиях Республики Башкортостан. ТСН 301 -2003;

Результаты исследований внедрялись в строительных организациях г. Уфы. Разработанная методика проектирования использована при перепроектировании свайно-плитных фундаментов из забивных свай 10 промышленных объектов, проекты которых первоначально выполнены в соответствии с требованиями действующих норм проектными институтами гг. Уфы, Москвы, Екатеринбурга. Экономический эффект при этом составил более 900 тыс. руб. в ценах 1984 г.

Автор приносит искреннюю благодарность за помощь в работе над диссертацией проф. Шапиро Д. М., проф. Рыжкову И. Б. и коллективу отдела оснований и фундаментов института БашНИИстрой.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проектирование свайно-плитных фундаментов из забивных свай в России. в настоящее время; выполняется на основе расчета; одиночных свай по СНиП [СНиП, 1986] без учета особенностей такого фундамента. Экспериментальный опыт, исследователей в: России (в основном для; кустовых фундаментов) и за рубежом, показывает, что учет взаимодействия всех трех составных элементов фундамента "сваи-грунт-плита" позволит существенно уменьшить количество свай и; снизить материалоемкость и стоимость свайно-плитных фундаментов, особенно при проектировании фундаментов на закарстованных территориях. С целью повышения: эффективности проектирования свайно-плитных фундаментов на закарстованных территориях проведен комплекс экспериментальных и теоретических исследований. Результаты исследований позволили разработать методику расчета свайно-плитного фундамента при образовании карстового провала, в соответствии с которой параметры свайного поля (длина и. шаг свай) определяются для обычных условий (без учета возник-новениия карстового провала), а корректировка этих параметров и расчет плитной части фундамента выполняется при условиии образования провала. Расчет свайно-плитного фундамента включает в себя определение сопротивления свай, определение нагрузки на сваю, определение деформативных характеристик основания фундамента и расчет плитной части фундамента.

2. По результатам экспериментальных и численных исследований взаимодействия системы "сваи-грунт" разработан метод определения сопротивления забивных свай в поле. В < основу разрабатываемого метода положен теоре-тическийшетод расчета свай с использованием осесимметричной, версии упру-гопластического расчета геотехнических конструкций,, исходные данные для которого определяются с использованием статического испытания одиночных свай и статического зондирования грунтов.

3. В результате экспериментальных исследований взаимодействия "сваи-грунт" с применением тензосвай t разработана методика определения сопротивления сдвигу грунта по боковой поверхности свай как критерия нелинейности в решениях упругопластических задач и обосновано применение осесимметрич-ной версии решения упругопластической задачи (в рамках теории пластического течения) для математического моделирования процесса вдавливания забивных одиночных свай и свай в свайном поле осевой силой.

4. С использованием математического > моделирования процесса вдавливания забивных свай осевой силой выполнено численное исследование взаимодействия "сваи-грунт". На основании анализа результатов исследований установлено следующее:

- эффективность использования свай в фундаменте может оцениваться коэффициентом взаимодействия свай через грунт который определяется как отношение сопротивления сваи, работающей в составе свайного поля, к сопротивлению одиночной сваи;

- коэффициент взаимодействия свай через грунт £ зависит в большей степени от расстояния между сваями и в меньшей степени от их длины;

- при увеличении расстояния между сваями их сопротивление по грунту растет и соответственно увеличивается коэффициент поэтому поиск оптимального шага свай в поле может выполняться в диапазоне 4d - 6d (d - поперечный размер сваи);

5. По результатам теоретических расчетов свай с использованием осе-симметричной версии решения упругопластической задачи установлено, что при шаге свай в поле от Ad до 6d осадка свайно-плитного фундамента должна определяться как для "условного фундамента" в соответствии с требованиями СНиП [СНиП, 1986], при этом подошву "условного фундамента" следует принимать не на уровне нижнего конца свай, а выше на 1/3 длины сваи.

6. На основании результатов численных исследований взаимодействия системы "сваи-плита" путем решения кантактно и задачи и метода местных упругих деформаций получены некоторые закономерности перераспределения нагрузок в свайно-плитном фундаменте и сформулированы предложения по расчету нагрузки на сваю:

- определена доля нагрузки, передаваемой на сваи при;учете включения плиты в работу, в зависимости от соотношения деформативных характеристик основания плиты и свай

- установлено, что при шаге свай менее 5d (d - размер сечения сваи) плита не включается в работу и вся нагрузка передается на сваи, поэтому определение доли нагрузки, передаваемой на сваи с учетом включения плиты в работу, может выполняться при условии, если шаг свай в поле более или равен 5d;

7. В результате экспериментально-теоретических и численных исследо-ванийНДС одиночных свай и свай; работающих в составе свайного поля, разработан метод определения деформативных характеристик основания свайно-плитных фундаментов, которые используются для расчета плитной части фундамента. Деформативные характеристики? основания предлагается рассчитывать с учетом взаимодействия свай через грунт, что количественно определяется коэффициентома также "краевого эффекта", т. е. увеличения,коэффициента жесткости основания к краям фундамента.

8; Разработан метод учета жесткости верхнего строения в расчете плиты, основанный на использовании "балочной расчетной модели" и решении контактной .задачи в сочетании с "методом итераций", реализованный в разработанной автором программе "KARST". Метод использован в исследованиях НДС фундамента при образовании карстового провала. Предложен также практический метод учета жесткости стен в расчете плиты путем перераспределения нагрузки над провалом с учетом концентрации ее на границе провала.

9. По результатам; исследований НДС грунто-свайного массива с использованием решений плоской задачи теории; упругости совместно с расчетами; контактных давлений в основании; плиты, с учетом жесткости верхнего строения получены закономерности распределениям нагрузок на сваи вокруг карстового провала в зависимости от типа здания. Установлено, что нагрузка на сваи возрастает у краев провала и уменьшается по мере удаления от провала. Разработана методика определения максимальной; нагрузки на сваи вокруг провала для каркасных и бескаркасных зданий.

10. Получено аналитическое решение НДС основания свайно-плитного фундамента с использованием основополагающих уравнений осесиммтричной задачи определения напряжений в сплошной упругой изотропной среде и * теории расчета плит на упругом основании, позволяющее определять радиальные напряжения вокруг свай, в грунто-свайном массиве, контактные давления в основании плиты и осадку фундамента при карстовом провале.

11. На основании результатов теоретических исследований особенностей поведения свай вокруг карстового провала и перераспределения нагрузок на; сваиь с учетом жесткости верхнего строения получены аналитические решения для определения деформативных характеристик основания свайно-плитного фундамента вокруг карстового провала. Разработаны таблицы для практических расчетов.

12. . Разработана методика проектирования свайно-плитных фундаментов из забивных свай с учетом образования карстового провала, позволяющая определять параметры свайного поля свайно-плитного фундамента (шаг и длину свай) и деформативные характеристики основания, являющиеся исходными данными для расчета плиты. Разработаны программы для ЭВМ; позволяющие выполнять расчеты в соответствии с данной! методикой. Осуществлена экспериментальная проверка некоторых положений методики, в результате которой подтверждены основные расчетные принципы.

13. Показано, что практическое внедрение разработанной методики при проектировании свайно-плитных фундаментов промышленных; и гражданских зданий подтвердило их высокую; экономическую эффективность по сравнению с фундаментами; запроектированными в соответствии с действующими нормами. Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более 900 тыс. руб. в ценах 1984т.

1. Барвашов и др., 1968 Барвашов В. А. Метод расчета жесткого свайного ростверка с учетом взаимного влияния свай // Основания, фундаменты и механика грунтов.-1968. № 3. - С. 27-28

2. Барвашов, 1977 Барвашов В. А. К расчету осадок грунтовых оснований, представленных различными моделями // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1977. - № 4.-С. 25-27

3. Барвашов и др., 1978 Барвашов В. А., Федоровский В. Г. Трехпараметриче-ская модель грунтового основания, учитывающая необратимые структурные деформации грунта // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1978. - № 4.-С. 17-20;

4. Бартоломей и др., 1994 Бартоломей А.А.,Омельчак И. М., Юшков Б. С. Прогноз осадок свайных фундаментов / Под ред. А. А. Бартоломея. М.: Стройиздат, 1994. - 384 с.

5. Бартоломей, 1982 Бартоломей А. А. Основы расчета ленточных свайных фундаментов по предельно допустимым осадкам. М.: Стройиздат, 1982. - 223 с.

6. Бахолдин и др., 1978 Бахолдин Б. В;, Игонькин Н: Т. Исследование несущей способности пирамидальных свай/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1978. - № 3. - С. 13-16

7. Бахолдин: и др., 1992 Бахолдин Б. В., Развадовский;Д. Е. О методике расчета свайных кустов // Тр. 111 Междунар. конф. по проблемам свайного фундаментостроения. Пермь, 1992. -С. 105-108

8. Башкиров и др., 1973 Башкиров Е. В<1, Глушкова Л. И. Расчет забивных свай на вертикальную нагрузку с учетом уплотненной зоны грунта // Известия вузов. Строительство и архитектура; Новосибирск: Мин-во высшего и среднего образования СССР, 1973. - С. 20-24

9. Безволев и др., 1991 Безволев С. Г., Федоровский В. Г., Александрович В. Ф. Совершенствование расчета осадок основания методом послойного суммирования // Гидротехническое строительство. 1991. - № 10

10. Березанцев, 1955 Березанцев В- Г. Расчет оснований и сооружений.-Л.: Стройиздат, 1970. — 207 с.

11. Бородачев, 1975 Бородачев Hi М. О возможности замены сложных моделей упругого основания более простыми; // Строительная механика и расчет сооружений. 1975.- № 41-С. 37-39

12. Бугров, 1974 Бугров А. К. О решении смешанной задачи теории упругости и теории пластичности грунтов // Основания, фундаменты.и механика грунтов. 1974. - № 6. - С. 20-23

13. Бугров,. 1976 Бугров А. К. О применении неассоциированного закона пластического течения к смешанной задаче теории; упругости и теории пластичности грунтов // Тр. ин-та /Ленингр. политехи, ин-т., 1976. № 354.- С. 43-49'

14. Бугров, 1980 Бугров А. К. Напряженно-деформированное состояние оснований и« земляных сооружений с областями предельногофавновесия грунта: Дисс. д-ра техн. наук. ЛГ, 1980. - 385 с.

15. Васильков, 1964 Васильков Б. С. Расчет зданий из крупнопанельных и объемных элементов как пространственных систем // Строительная механика и расчет сооружений. 1964. -№2

16. Васильченко, 1993 Васильченко А. В: Сопоставительный анализ работы свайных фундаментов с высоким и низким ростверком //Нелинейная механика грунтов: Тр. 1У росс. конф. с ин. участием. — Санкт-Петербург, 1993

17. Власов и др., 1960 Власов В. 3., Леонтьев Н: Н; Балкиш плиты, на упругом основании. Физматгиз, 1960

18. Волков и др., 1978 Волков В. Н., Финаев И. В. К вопросу разделения сопротивления сваи по острию и боковой поверхности // Основания: и фундаменты в сложных инженерно-геологических условиях: Тр. КХТИ< им. Кирова. Казань, 1978. - Вып. 2. - С. 40-47

19. Гарагаш, 2000 ' Гарагаш Б. А. Аварии и повреждения системы "здание-основание" и регулирование надежности ее элементов. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2000. - 384 с.

20. Гольдин и др., 1980 Гольдин А. Д., Прокопович Bi С. Определение несущей способности? оснований с использованием; неассоциированного закона течения грунтов//Изв. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 1980: - Т. 137. - С. 3-7

21. Го льдин и др., 1983 Гольдин А. Д., Прокопович В. С., Сапегин Л. Д: Упру-гопластическое деформирование оснований жесткимштампом // Основания,, фундаменты и механика грунтов. 1983. -№ 5. - С. 25-26

22. Голубков, 1968 Голубков В. Н. Вопросы исследования свайных фундаментов и: проектирования по деформациям: Дисс:. д-ра техн. наук. Одесса, 1968

23. Голубков, 1972 Голубков В. Н. О природе совместной работы свай, и грунта/Юснования и фундаменты: Респ. межвед. на-учн.-техн. сб. Вып. 5. - Киев, 1972. - С. 29-35

24. Гончаров, 1986 Гончаров Б. В. Пути совершенствования возведения фундаментов для объектов массового строительства // Свайные фундаменты в массовом строительстве: Тр. НИИпромстроя. Уфа, 1986. - С. 5-10

25. Горбунов-Посадов, 1939 Горбунов-Посадов М. И. Балки и прямоугольные плиты, лежащие на основании, принимаемом за упругое полупространство. Сб. докл. АН СССР. - Т. XXIV, -№5, 1939

26. Горбунов-Посадов, 1979 Горбунов-Посадов М. И. Проблемы нелинейной механики грунтов // Тр. ин-та: Новочеркасский политехи, ин-т.- 1979.-С. 3-8

27. Горбунов-Посадов и др., 1984 Горбунов-Посадов М. И., Маликова Т. А., Соломин В. И; Расчет конструкций на упругом основании; М.: Стройиздат, 1984

28. ГОСТ 20069-81 Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. Ml, 1981

29. Готман и др., 1983 Готман Н. 3., Рыжков И. Б. Применение многосекционной тензосваи для исследования работы сваи в слабых грунтах // Вопросы фундаментостроения. Механика грунтов: Тр. НИИпромстроя. Уфа, 1983: — С. 67-70

30. Готман, 1985 Готман Н. 3. Способ определения несущей способности свай //А. с. 1178849 СССР: Опубл. в Б. И. 1985, № 34

31. Готман, 1995 Готман Н. 3. Расчет фундаментов с учетом взаимодействия здания и основания в условиях карста // Геотех-ника-95: Тез. докл. научно-техн. конф. СПб, 1995

32. Готман,1995 Готман Н. 3. Расчет свай в фундаментах, проектируемых на карсте // Эффективные фундаменты, сооружаемые без» выемки грунта: Тез. докл. научно-техн. конф. Полтава, 1995

33. Готман и др., 1995 Готман Н. 3., Закирова Р. А. Расчет свайных фундаментов бескаркасных зданий на закарстованных территориях // Геотехника Поволжья-5: Тез. докл. науч-но-техн. конф. Тольятти, 1992

34. Готман, 1998 Готман Н. 3. К расчету фундаментов в виде сплошных свайных полей с монолитными плитами // Тр. VI Ме-ждународн. конф. по проблемам свайного фундамен-тостроения (Пермь, 1998). М., 1998. - С.32-36

35. Готман и др., 1999 Готман Н. 3, Макарьев М. И. К вопросу об оценке де-формативных свойств оснований // Геотехника: По-волжья-99. Йошкар-Ола, 1999. - С. 9-13

36. Готман и др., 2000 Готман Н. 3:, Макарьев М. И. Параметрические исследования перераспределения нагрузок в свайном плитном фундаменте // Тр. междунар. семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. Mi, 2000. - С. 174-178

37. Готман и др., 2000 Готман Н. 3., Шапиро Д. М., Гузеев Р. Численная имитация статического испытания тензометрических свай // Тр. 3-й Украинской научно-техн. конф. по механике грунтов и фундаментостроению,- Киев, 2000

38. Готман, 2001 Готман Н. 3. Расчет несущей способности свай в свайном поле // Тр. междунар. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. Волгоград, 2001

39. Готман Л. JL, Готман Н.З., 2001 Готман A. JL, Готман Н. 3: Опыт реконструкции здания в Уфе в условиях повышенной карстовой опасности // Основания, фундаменты и механика грунтов.-2001. № 3. - С.24-26

40. Готман,2003 Готман Н.З. Определение параметров свайного поля свайно-плитного фундамента// Основания, фундаменты и механика грунтов.- 2003; № З.С.2-6

41. Готман, 2003 Готман Н.З. Численные исследования для расчета сопротивлений свай в свайно-плитном фундамен-те//Известия ВУЗов.Строительство .-2003.- №3-С.115-117

42. Готман ,2003 Готман Н.З! Использование статического зондирования для; определения деформативных характеристик основания// Геоэкология.-2003.-№3.-С.277-279

43. Готман А. Л., 1998 Готман A. JI. К вопросу расчета параметров уплотненного околосвайного грунта // Тр. VI Междунар. конф. по проблемам свайного фундаментостроения. — (Пермь, 1998).-М., 1998.-С. 67-71

44. Григорян и др., 1977 Григорян А. А., Хабибуллин И. И. Несущая способность буронабивных свай на площадках строительства Волгодонского завода тяжелого машиностроения? // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1977. -№2.- С. 13-16

45. Григорян, 1984 Григорян А. А. Свайные фундаменты зданий; и сооружений на просадочных грунтах., М.: Стройиздат, 19841- 160 с.

46. Далматов идр:, 1984 Далматов Б. Ш, Чикишев В. М: Определение осадок фундаментов с учетом изменения модуля деформации глинистого грунта в зависимости от напряженного состояния // Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1984: -№ 1

47. Дорошкевич, 1959 Дорошкевич Н. М. Исследование напряжений в грунте при свайных фундаментах: Автореф. Дисс.канд. техн. наук. Ml, 1959. - 22 с.

48. Дорошкевич и др., 1969 .Дорошкевич Н. М., Сальников Б. А. Работа кустов, свай в слабых водонасыщенных грунтах // Строительство и архитектура: Мат-лы к симпозиуму молодых ученых и специалистов г. Новосибирска. Новосибирск, 1969. - С. 16-35

49. Дорошкевич и др., 1988 Дорошкевич Н. М., Кудинов В: И.,. Грязнова Е. М. Влияние параметров свайных фундаментов на несущую способность сваи в группе // Э.И. Сер. Специальные строительные работы / ЦБНТИ; М., 1988. -Вып. 5: - С.2 0-22

50. Друккер, Прагер, 1975 Друккер Д., Прагер Б. Механика грунтов и пластический анализшли предельное проектирование // Определяющие законы механики грунтов / Под ред. Николаевского.- М;, 1975.-С. 166-177

51. Егоров, 1958 Егоров К. Е. К вопросу деформации основания конечной толщи // Механика грунтов: Сб. НИИоснований. -№ 34. М.: Стройиздат, 1958

52. Жемочкин и др., 1962 Жемочкин Б. Н., Синицын А. П; Практические методы расчета фундаментных балок и плит на упругом основании. -Mi: Тосстройиздат, 1962

53. Зарецкий, 1974 Зарецкий Ю. К. Об обобщении метода П. И. Клубина решения плоской контактной задачи // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1974. - № 2

54. Зарецкий, 1982 Зарецкий Ю. К. Нелинейная механика грунтов и перспективы ее развития 7/ Основания, фундаменты и механика грунтов. 1982. - № 5. -С. 28-31

55. Зарецкий и др., 1983 Зарецкий Ю. К., Ломбардо В; И. Статика и динамика грунтовых плотин. -М.: Энергоатомиздат, 1983

56. Зарецкий и др., 1985 Зарецкий Ю. К., Карабаев М. И- Расчет буронабивных свай по предельным состояниям 7/ Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. - № 5. - С. 12-15

57. Знаменский и др., 1990 Знаменский В: В ,Кудинов В. И. Экспериментальные исследования работы кустов свай в глинистых грунтах // Труды 11 всес. конф. "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР". — Пермь, 1990.-С. 42-44

58. Знаменский, 1991 Знаменский В; В; Влияние низкого ростверка на передачу нагрузки? свайным фундаментом;на грунт // Механизированная безотходная технология возведения? свайных фундаментов из свай заводской готовности. — Владивосток, 1991.-С. 100-102

59. Знаменский, 2000 Знаменский В; В; Инженерный метод расчета кренов внецентренно нагруженных групп свай // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2000; - № 2

60. Ильичев и др., 2002 Ильичев В. А., Сорочан Е. А. О проекте свода правил по проектированию и устройству фундаментов мелкого заложения // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. - № 1. - С. 32

61. Илюхин, 1986 Модельные исследования! однорядных свайных фундаментов на воздействие локального провала в основании // Механика грунтов: Тр. НИИпромстроя. -Уфа, 1986.-С. 77-90

62. Инструкция, 1996 Инструкция по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации зданий; и сооружений на закарстованных территориях. ТСН 302-50-95 / Госстрой* РБ. Уфа, 1996

63. Инструкция, 2002 Инструкция по проектированию свайных фундаментов для строительства в условиях Республики Башкортостан. ТСН -2002. РБ

64. Клепиков, 1966 Клепиков С. Н. Расчет бескаркасных крупнопанельных зданий на неравномерные осадки основания. -Киев: Будивельник,1966. 97 с.

65. Клепиков, 1967 Клепиков С. Н. Расчет конструкций на упругом основании. Киев: Будивельник, 1967.

66. Клепиков, 1971 Клепиков С. Н; Взаимодействие конструкций с основанием: Автореф. Дисс.д-ра техн. наук. Минск,: БПИ, 1971

67. Ковалев, 1984 Ковалев Ю. И. Анализ теоретических схем взаимодействия свай и зондов с грунтовым основанием // Исследования грунтов и: расчеты оснований железнодорожных сооружений: Межвуз. сб. научн. тр. / МИИТ. -М., 1984.-Вып. 745.-С. 23-34

68. Колесник, 1971 Колесник Г. С. Определение несущей способности свай по результатам статического зондирования:: Дис.канд. техн. наук. Одесса, 1971. - 149 с.

69. Коновалов, 2000 Коновалов П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий: ВНИИНТПИ. М., 2000

70. Копейкин и др., 1993 Копейкин В. С., Сидорчук В: Ф. Расчет осадок фундаментов с учетом влияния НДС на характеристики деформируемости грунта // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1993; - № 4. - С. 8-13

71. Косицын, 1963 Косицын Б. А. Расчет крупнопанельных зданий на неравномерные осадки основания // Статические расчеты крупнопанельных зданий: М.: Госстройиздат, 1963

72. Коренев, 1960 Коренев Б.Г. Некоторые задачи теории упругости и теплопроводности, решаемые в Бесселевых функциях.-Москва: Физматгиз, 1960

73. Коренев и др., 1962 Коренев Б.F.,Черниговская Е.И. Расчет плит на упругом основании. Москва: Госстройиздат, 1962

74. Коренев, 1971 Коренев Б.Г. Введение в теорию бесселевых функци-ий — Москва: Наука, 1971

75. Коренев, 1980 Коренев Б.Г.Задачи теории теплопроводности и термоупругости.- Москва: Наука, 1980

76. Коренева, 2001 Коренева Е.Б. Об одном приближенном методе для решения задач строительной механики. Сб. докладов научно практической конф. "Фундаментальные наукив современном строительстве" МГСУ-МИСИ, М.,2001,С.80-83

77. Кочергин, 1973 Кочергин В. Д. Некоторые вопросы расчета крупнопанельных зданий: Автореф. Дисс .канд. техн. наук.-М., 1973

78. Крыжановский, 1982 Крыжановский А. Д: Расчет оснований сооружений в нелинейной 'постановке с использованием ЭВМ (уч. Пособие). М.: МИСИ, 1982.- С. 73

79. Кушнир и др., 1994 Кушнир С. Я., Стефлюк Н. Ю. Закономерности деформирования. грунтов в; околосвайном ^ пространстве // Тр. IV Междунар. конф. По проблемам свайного фундаментостроения. Ч. 2. - Пермь, 1994. - С. 46-50;

80. Лалетин,.1956 Лалетин-Н. В; О методике расчета свайных оснований на действие осевой вертикальной, нагрузки // Тр. совещания по механике грунтов, основаниям и фундаментам. М:, 1956. - С. 96-117

81. Лазарева, 1976 Лазарева И. В. Расчет методом конечных элементов* гибкой' стенки, погруженной в грунт // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1976. № 2. - С. 27-29

82. Лапшин, 1979 Лапшин Ф. К. Расчет свай по предельным состояниям. Изд-во Саратовского ун-та, 1979. - 151 с.

83. Левачев и др., 1986 Расчет свайных оснований гидротехнических сооружений / С. Н. Левачев, В: Г. Федоровский, Ю: М. Колесников и др. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 136 с.

84. Лишак, 1963 Лишак В. И: Некоторые вопросы расчета крупнопанельных зданий на неравномерные осадки основания // Работа конструкций жилых зданий из крупнопанельных элементнов. — М.: Госстройиздат, 1963.- С. 6-61

85. Лишак, 1969 Лишак В. И. Расчет крупнопанельных зданий на неравномерные деформации основания. Mi:Центр на-учн.-техн. информации по гражданскому стр-ву и архитектуре, 1969. - 67 с.

86. Лишак, 1977 Лишак В. И. Расчет бескаркасных зданий с применением ЭВМ: — М.: Стройиздат, 1977. 176 с.

87. Луга, 1963 Луга А. А. Методические указания по расчету осадок одиночных свай. -М.: ЦНИИС, 1963

88. Луга, 1974 Луга А. А. Расчет осадок свайных и массивных фундаментов в глинистых грунтах // Транспортное строительство. 1974. - № 2

89. Луга, 1982 Луга А. А. К расчету осадок свайных и массивных фундаментов на многослойных грунтовых основаниях

90. Транспортное строительство. 1982. - № 3. - С. 41

91. Душников и др., 1972 Душников В. В, Вулис П: Д. Некоторые результаты исследований анизотропии грунтов, методами компрессии и пенетрации // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1972,- № 3.- С.26

92. Маликова, 1983 Маликова Т. А. Расчет фундаментных плит на закар-стованном основании с учетом совместной работы с верхним строением зданий // Плитные фундаменты зданий и сооружений / Тез. докл. Научн.-техн. конф. -Симферополь, 1983

93. Малышев; 1977 Малышев М: А. Решение контактных давлений по подошве: фундаментов методом приближенных расчетных схем // Основания и фундаменты в условиях Томска: Изд. Томского ун-та.-Томск, 1977. С.58-60

94. Малышев и др., Л 977 Малышев М. А., Цой В., Ильиных Bi А. Привязка типовых конструкций фундаментов с учетом совместной работы конструкций и основания // Основания и фундаменты в, условиях Томска: Изд. Томского ун-та.-Томск, Л 977. С.61-66 >

95. Мартин и др., 1983 Мартин В. И:, Илюхин В; А. и др. Об опыте изысканий, проектирования, строительства и усиления фундаментов зданий- на закарстованных территориях (на примере г. Уфы) // Инж. геология.-1983. № 4. -С. 63-71

96. МГСН, 1998 MFCH 2.07-97. Основания, фундаменты и подземные сооружения /НИИОСП Госстроя России: М.: ГУП НИАЦ, 1998

97. Мельников и др., 1995 Мельников Б. Н., Оржеховский Ю. Р. Эффективность геотехнических систем при оптимизации решений фундаментов? // Механика грунтов и фундаменто-строениег.Тр. росс. конф. По фундаментостроению. -Санкт-Петербург, 1995

98. Метелюк, 1989 Метелюк И: С. Инженерный метод расчета фундаментов жилых бескаркасных зданий на воздействие карстового провала // Строительные конструкции, № 42. -Киев, 1989'

99. Миндлин и др., 1952 Миндлин Р., Чень Д. Сосредоточенная сила в упругом полупространстве. — Механика: Сб. сокращ. Пер. иностр. Период. Лит-ры, 1952. № 4 (14). - С. 118-132

100. Михеев и др., 1980 Михеев В. В; Шитова И. В. Влияние неравномерности деформаций грунтов на надежность системы; "основание-сооружение"// Проектирование и строительство зданий в лессовых и просадочных грунтах. — Барнаул, 1980.-Т. 2.-С. 19-35

101. Мулюков, 1992 Мулюков Э. Иi Классификация причин отказов оснований и фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1992. - № 3. - С. 28-30

102. Мустафаев, 1978 Мустафаев А. А. Основы механики просадочных грунтов. М::Стройиздат, 1978. — 263 с.

103. Орехов, 1983 Орехов В. В. Напряженно-деформированное состояние под действием жесткого фундамента // У1ГДунай-ско-Европейская конф. по механике: грунтов и фунда-ментостроению. Т. 1. — Кишинев, 1983: С. 243-246

104. Пастернак, 1954 Пестернак П. Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. М.: Тосстройиздат, 1954

105. Перельмутер и др., 2001 Перельмутер А. В., Сливкер В1 И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. ВПП Компас. - Киев, 2001

106. Пилягин и др., 1999 Пилягин А. В., Шукенбаев А. Б, Хасанова А.Р.,Коновалова М.Е. О работе острия и боковой поверхности отдельных : свай и свайных фундаментов. Сб. трудов "Геотехника Повоожья-99", Йошкар-Ола, 1999,С.68-71

107. Пилягин и др., 2001 Пилягин l А. В., Шукенбаев А. Б. напряженно-деформированное состояние основания свай при испытании статическим нагружением // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2001 № 3

108. Пшеничкин, 1972 Пшеничкин А. П. Вопросы надежности жилых зданий, роектируемых на статически неоднородных основаниях // Вопросы исследования и применения в строительстве эффективных материалов и конструкций. -Волгоград, 1972

109. Пшеничкин, 1973 Пшеничкин А. П." К расчету жилых зданий на воздействие случайных процессов // Исследование строительных материалов и конструкций. Волгоград, 1973

110. Развадовский, 1999 Развадовский Д. Е. Взаимодействие свай и грунта в составе большеразмерных кустов и свайных полей: Автореф. дисс . канд. техн. наук. М., 1999

111. Расчет бал ки., 193 7 Расчет балки; на упругом основании без гипотезы Циммермана-Винклера / Сб. трудов НИС Фунда-ментстроя. М.-Л: ОНТИ, 1937

112. Рекомендации, 1992 Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации оснований и * фундаментов зданий и сооружений ТЭЦ-5 на закарстованной территории (договор 92/165) / Уфимский НИИпромстрой. Уфа, 1992

113. Рекомендации,1985 Рекомендации по проектированию фундаментов на закарстованных территориях. М., 1985.

114. Рекомендации,1998 Рекомендации по расчету плитных фундаментов; на естественном? и искусственном основании1 в карстоопасных грунтах / БашНИИстрой. Уфа, 1998

115. Рекомендации,2001 Рекомендации по расчету и проектированию свайно-плитных фундаментов / БашНИИстрой. Уфа, 2001

116. Репников, 1973 Репников Л. Н.' Расчет конструкций на комбинированном основании. М:: Стройиздат, 1973, 128 с.

117. Руководство, 1984 Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа. -М.: ЦИТП Госстроя СССР; 1986. -48 с.

118. Рыжков, 1991 Рыжков И. Б. Общая методология и практические методы применения» статического зондирования грунта для проектирования- свайных фундаментов: Дисс. д-ра,техн. наук/НИИпромстрой; Уфа, 1991.- 552 с.

119. Сорочан, 1990 Сорочан; Е.А. Строительство сооружений на набухающих грунтах — М;: Стройиздат, 1990.

120. Сорочан и др, 1982 Сорочан Е.А. ,Троицкий? Г.М.,Толмачев В.В. Комплексные защитные мероприятия; при строительстве на: закарстованных территориях// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1982. - № 4

121. СНиП, 1986 СНиП: 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР; М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1986. - 48 с.

122. СНиП, 1985 СНиП 2.02.01-83; Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. -М;: Стройиздат, 1985. -40 с.

123. Соломин, 1974 Соломин В. И. О расчете железобетонных плит и балок, опирающихся на упругое основание // Строительная механика и расчет сооружений. № 1, 1974

124. Теребушко, 1984 Теребушко О.И: Основы теории упругости и пластичности.- Ml :Наука, , 1984

125. Толмачев и др., 1986 Толмачев В. В;, Троицкий Г. Mi, Хоменко В: П. Инженерно-строительное освоение закарстованных территорий. М;: Стройиздат, 1986

126. Толмачев и др., 1990 Толмачев В. В., Ройстер Ф. Инженерное карстоведе-ние. Mi: Недра, 1990

127. Травуш и др., 2000^ Травуш В. И; Функциональные прерыватели Герсева-нова? и расчет конструкций на упругом основании // Основания; фундаменты и механика грунтов. 2000. -№4.-С. 18-22

128. Трофименков, и др., 1990 Трофименков Ю. Г., Лешин Г. М; Совершенствование нормативных методов расчета фундаментов из свайных полей // Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР: Тр. 11 всес. конф. -Пермь, 1990.-С. 34-35

129. Ухов, 1973 Ухов С. Б. Расчет сооружений и оснований методом конечного элемента / МИСИ; М.,1973

130. Фадеев, 1982 Фадеев А.Б. Сопоставительный анализ предельного» состояния одиночной и кустовой-сваи // Вопросы устройства оснований и фундаментов в слабых и мерзлыхгрунтах: Сб. трудов ЛИСИ, 1982. С. 30-37

131. Фадеев и др., 1982 Фадеев А.Б., Репина П. И., Абдылдаев Э. К. Метод конечных элементов при решении геотехнических задач и программа «Геомеханика». Л.: ЛИСИ; 1982. -72 с.

132. Фадеев и др., 1984 Фадеев А. Б., Прегер А. Л. Решение осесимметричной смешанной задачи теории упругости и пластичности методом конечных элементов/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1984. - № 4. - С. 26-27

133. Фадеев, 1987 Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. -М.: Недра, 1987

134. Фадеев и др., 1988 Фадеев А.Б., Девальтовский Е. Э. Особенности работы свай при' групповом их расположении; // Трудьг 11 Всес. конф. "Современные проблемы свайного фун-даментостроения в СССР". Пермь, 1990. - С. 4-5

135. Фадеев и др., 1990 Фадеев А.Б., Девальтовский Е. Э. Исследование работы пгруппьь свай // Исследования свайных фундаментов: Межвуз. сб. научн. трудов. Воронеж, 1988. - С. 167-174.

136. Федоровский и др., 1988 Федоровский В. Г., Курило С. В., Кулаков Н. А. Расчет свай и свайных кустов на горизонтальную нагрузку по модели линейно-деформируемого полупространства// Основания, фундаменты и механика грунтов:- 1988. -№ 4. С. 20-23

137. Федоровский, 1993 Федоровский;В. Г., Безволев С. Г., Дунаева О. М. Методика расчета фундаментных плит на нелинейно-деформируемом во времени основании // Нелинейная механика грунтов: Тр. IV российской конф. с ин. участ. Санкт-Петербург, 1993

138. Федоровский и? др., 1994 Федоровский; В. Г., Безволев С. Г. Метод расчета свайных полей и других вертикально армированныхгрунтовых массивов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1994. -№' 3. - G. 11-15

139. Федоровский и др., 2000 Федоровский В. Г., Безволев С. Г. Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2000. - № 4. - С. 10-18

140. Филоненко-Бородич, 1945 Филоненко-Бородич- М. М. Простейшая модель упругого основания, способная распределять нагрузку: Тр. МЭМИИТ, 1945; Вып. 53

141. Флорин, 1959 Флорин В. А. Основы механики грунтов. Т. 1. - JL-М:: Госстройиздат, 1959

142. Хамов, 1966 Хамов А. П. О взаимном влиянии свай в однорядном свайном фундаменте и группе свай // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1966: - № 6. - G. 17-20

143. Цытович, 1963 Цытович Н.А. Механика грунтов,-М1 :Стройиздат, 1963-63 6с.

144. Шагин, 1961 Шагин П;П: Прочность и устойчивость бескаркасных жилых зданий из сборных элементов на сильно и неравномерно сжимаемых грунтах. M.-JL: Госстройиз-дат, 1961

145. Шагин, 1963' Шагин П. П. Прочность сборных зданий на просадоч-ных грунтах. M:-JIi: Госстройиздат,1961

146. Шапиро, 1974 Шапиро Д. М: Об уточнении метода расчета свайного фундамента как условного массивного // Основания; фундаменты и механика грунтов. 1974. -№ 1. - С. 28

147. Шапиро, 1985 Шапиро Д! М. Практический метод расчета оснований грунтовых сооружений в нелинейной постановке // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. -№5.-С. 19-21

148. Шапиро и др., 1996 Шапиро Д. М., Зоценко Н. Л:, Беда С. В. Упругопла-стический расчет несущей способности свай // Изв. вузов: Строительство и архитектура. Новосибирск, 1996.-С. 34-39

149. Широков и др., 1988 Широков В. Н., Мурашов А. К. Расчет осадок оснований с учетом структурной прочности грунтов // Основания, фундаменты. и механика грунтов. 1988. - № 5. - С. 21-23

150. Aguilar и др:, 2001 Aguilar, Н. R: & J. Aviles 2001, Effect of floating on structural response. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:831 -834. Rotterdam: Balkema.

151. Arsoy и др., 2001 Arsoy, S. & S. Prakash 2001, Evaluation group under lateral loads in sand. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:835838. Rotterdam: Balkema.

152. Broms, 1970 Broms В-.В: Methods of calculating the ultimate bearing capacity of piles in summary// Piles- a New Force Change and Bearing Capacity Calculation. No 35. Swedish geo-technical institute. Stockholm, 1970, 1 -11

153. Burland и др., 1977 Burland J. В., Broms В. В., De Mello V.F.B. Behaviour of foundations and structures. Proc. IX th ICSMFE, Tokyo, 2:495-546

154. Eurocode 7, 1996 Eurocode 7. Geotechnical design in european engineering practice. Workshop 18. October, 1996

155. Fleming и др., 1992 Fleming W. G. K. A new method- for single pile settlement prediction and analysis. Geotechnique, vol. 42-1992;-No.3-pp. 411-425

156. Fleming и др., 1994 Fleming W. G. K.,Weltman A. J., Randolph M. F., Elson W. K. Piling Engeneering. J: Willey and Sons, New York and Toronto, 1994

157. Gotman и др., 1995 Gotman-, N.Z. , A.L.Gotman 1995,Account of structure and bedding interaction under conditions of carst formation. Proc. XI th EurCSMFE, Copenhagen, 6:6:33-6.38. Rotterdam: Balkema.

158. Gotman, 1995 Gotman , N;ZI. Application of static sounding for pile calculation in soft soil// Int. symposium on cone penetration testing: SGF Report3:-95.-Sweden, vol.2-pp. 553-556

159. Gotman, 1998 Gotman N.Z CPT for the bases deformability evalatuion// Proc. 1st Int: Conference on site characterization-ISC' 98/Atlanta/Georgia/U S A/pp. 1057-10625

160. Gotman и др., 2001 Gotman N. Z. , A.L.Gotman & D.M; Shapiro 2001,. Design of piled- raft foundation; as a three component system " pile- soil- raft". Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:1039-1042. Rotterdam: Balkema.

161. Gwizdala и др., 1998 Gwizdala K., Duka I. Calculation;methods for settlements of large pile groups (in polish)

162. Hirayama, 1988 Hirayama H: A. Unified base bearing capacity formula for piles // Soils and Foundations. vol. 26. - 1988. — No 3. Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering. - pp. 91 -102

163. Katzenbach и др., 2001 Katzenbach, R. & Chr. Moormann 2001, Recommendations for the design and construction of piled rafts. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:927-930. Rotterdam: Balkema:

164. Kerisel, 1961 Kerisel J. Foundations profondes en milieux sableux: Variation de la force portante limite en fonction de la den-site, de la profondeur, du diametre et la vitessed enfonce-ment // Proc. V th ICSMFE,Hamburg, 2:73-83: Rotterdam: Balkema:

165. Kezdi, 1960 Kezdi A. Bumerkungen zur Frage der Fragfahigkeit von Pfahlgruppen// Simposium on pile foundation.- Stockholm.- 1960.-pp. 89-96

166. Kim и др., 2001 Kim, S. R;, M: M: Kim, С. K. Chung & S. H. Kim 2001, Evaluation of dynamic pile group effect by shaken table tests. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:935-938. Rotterdam: Balkema

167. Mayerhof, 1951 Mayerhof G. G. The ultimate bearing capacity of foundations// Geotechnique, vol. 2-1951. No. 4-pp. 301-332

168. Mayerhof, 1953 Mayerhof G. G. The settlement analysis of building frames//The Structural Engineering. 1953. Vol. 25

169. Mayerhof, 1976 Mayerhof G. G Bearing capacity and settlement of pile foundation. Proc. ASCT, vol. 102, N GT3, 1976

170. Mindlin, 1936 Mindlin R. D. Force at point in the interior of a semi-infinite soil// Phisics 7 : 195-202

171. Placzek и др., 1997 Placzek, D. & E. Jentzsch 1997, Pile raft-foundation under exceptional vertical loads Bearing behaviour; and settlements. Proc. XIV th ICSMFE,Hamburg, 2:11151118. Rotterdam: Balkema

172. Placzek и др., 2001 Placzek, D., E. Jentzsch & K. Schulte 2001, A contribution to the analisis and the design concept of piled raft foundation. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:985-990. Rotterdam: Balkema.

173. Poulos и др., 1997 Poulos G. H., J. C. Small, L. D. Та, J. Simha & L. Chen 1997, Comparison of some methods for analysis of piled rafts. Proc. XIV th ICSMFE, Hamburg, 2:1119-1124. Rotterdam: Balkema

174. Poulos и др., 1980 Poulos H. G. and Devis E. N. Pile foundation analysis and design; Wiley

175. Randolf и др., 1978 Randolf M: F. and Wroth C. P. Analysis of deformation of vertically loaded piles. J. Geot. Eng. Div. ASCE 104 (12): 1465-1488

176. Randolf и др., 1993 Randolf M. F. and Clancy P. Efficient design of piled raft. Proc. Of 2-nd Int. Geot. Sem. on Deep Foundations on Bored and Auger Piles, Chent 119-130

177. Randolph, 1994 Randolph M. F. 1994 Design methods for pile groups and piled rafts. Proc. XIII th ICSMFE, New Delhi, 5: 61-82. Rotterdam: Balkema

178. Russo и др., 1997 Russo, G. & C. Viggiani 1997, Some aspects of numerical analysis of piled rafts. Proc. XIV th ICSMFE,Hamburg, 2:1125-1128. Rotterdam: Balkema

179. Saved и др., 1987 Sayed S. M., Hamed M. A. Expansion of cavities in layered elastic system // Int. Jour. For Numerical and Analytical Methods in geomechanics. vol. 11- 1987. - pp. 203-213

180. Steinbrenner, 1934 Steinbrenner W. Tafeln zur Setzungsberechnung. Die Strasse. v. 1, p. 121,1934

181. Tejchman и др., 2001 Tejchman, A., K. Gwizdala & L Dyka 2001, Analisis of settlements of piled foundations. Proc. XV th ICSMFE,Istanbul, 2:1025-1030. Rotterdam: Balkema.

182. Terzaghi, 1943 Terzaghi K. Theoretical soil mechanics // Wiley and S ous Inc. New York.-1943.- 510 p.

183. Terzaghi, 1955 Terzaghi K. Evaluation; of coefficient of subgrade reaction. Geotechnical.-1955.-Vol. 5.- pp. 297-326

184. Thaher и др., 1991 Thaher MI& Jessberger H. G. 1991, Investigation of the behaviour of pile-raft foundation by centrifuge modelling. Proc. X Eur.CSMFE, Florencel, 1:597-603. Rotterdam: Balkema.

185. Tomlinson, 1994 Tomlinson M. G. Pile design and construction practice. E&FN SPON, London

186. Van Impe, 1991 Van Impe W. F. Developments in pile design Proc. X Eur.CSMFE, Florencel, 3:1031-1062. Rotterdam: Balkema

187. Vesic, 1972 Vesic A. S. Expansion of cavities in infinite soil mass // Proc. ASCE.-1972.-Vol. 98. No. 3.- pp. 265-290

188. Vesic, 1975 Vesic A. S. Principles of pile foundation design. Duke University School of Eng., Soils Mech., series no. 38, 1975

189. Xu и др., 2001 Xu, K. J. & HH. G. Poulos 2001, Behaviour of pile group containing defective piles. Proc. XV th ICSMFE, Istanbul, 2:1039-1042. Rotterdam: Balkema.

190. К определению коэффициента жесткости свай в карстоопасных грунтах (таблицы по расчету коэффициента £)

191. Коэффициент б (шаг свай 1,5м )

192. Коэффициент с ( шаг свай 2м )

193. Определение напряжений <тг (таблицы)к

194. Радиальные напряжения от единичной нагрузки, т/м1. Длина а=1.2м сваи.м 6 7 8 9 10 11 12

195. Z=1M 0.056564 0.05818 0.059392 0.060335 0.061089 0.061706 0.059658

196. Z=2m 0.021276 0.022796 0.023936 0.024822 0.025531 0.026112 0.025182

197. Z=3m 0.010037 0.011471 0.012547 0.013383 0.014052 0.0146 0.014185

198. Z=4m 0.004833 0.006214 0.007249 0.008055 0.008699 0.009226 0.009081

199. Z=5m 0.001884 0.00323 0.004239 0.005024 0.005652 0.006166 0.006184

200. Z=6m 0 0.001321 0.002312 0.003083 0.003699 0.004204 0.004331

201. Z=7m -0.001303 0 0.000977 0.001737 0.002345 0.002843 0.003048

202. Z=8m -0.002256 -0.000967 0 0.000752 0.001354 0.001846 0.002109

203. Z=9m -0.002982 -0.001704 -0.000746 0 0.000596 0.001084 0.001393

204. Z=10m -0.003553; -0.002284' -0.001333 -0.000592 0 0.000485 0.00083

205. Z=11M -0.004014 -0.002753 -0.001806 -0.00107 -0.000482 0 0.000375

206. Радиальные напряжения от единичной нагрузки, т/м1. Длина а=1.2м сваи.м 6 7 8 9: 10 11 12

207. Z=1M 0.056564 0.05818 0.059392 0.060335 0.061089 0.061706 0.059658

208. Z=2M 0.021276- 0.022796 0.023936 0.024822 0.025531 0.026112 0.025182

209. Z=3M 0.010037 0.011471 0.012547 0.013383 0.014052 0.0146 0.014185

210. Z=4M 0.004833 0.006214 0.007249 0.008055 0.008699 0.009226 0.009081

211. Z=5M • 0.001884 0.00323 0.004239 0.005024 0.005652 0.006166 0.006184

212. Z=6m . 0 0.001321 0.002312 0.003083 0.003699 0.004204 0.004331

213. Z=7M -0.001303 0 0.000977 0.001737 0.002345 0.002843 0.003048

214. Z=8M -0.002256 -0.000967 0 0.000752 0.001354 0.001846 0.002109

215. Z=9M -0.002982 -0.001704 -0.000746 0 0.000596 0.001084 0.001393

216. Z=10M -0.003553, -0.002284 -0.001333 -0.000592 0 0.000485 0.00083

217. Z=11M -0.004014 -0.002753 -0.001806 -0.00107 -0.000482 0 0.000375

218. Z=12m -0.004394 -0.003139 -0.002197 -0.001421 -0.000879 -0.000399 0а=1.3м

219. Z=1M 0.046948 > 0.048289 0.049295

220. Z=2M 0.01818 0.019478 0.020452

221. Z=3M 0.008631 0.009864 0.010789

222. Z=4M 0.004166 0.005356 0.006248

223. Z=5M 0.001626 0.002787 0.0036581. Z=6M 0 0.001141 0.0019961. Z=7M -0.001125 0 0.000844

224. Z=8M -0.001949 -0.000835 0

225. Z=9M -0.002577 -0.001472 -0.000644

226. Z=10m -0.003071 -0.001974 -0.001152

227. Z=11M -0.00347 -0.002379 -0.001561

228. Z=1M 0.039673 0.040807 0.041657

229. Z=2M 0.015842 0.016973 0.017822

230. Z=3M 0.007573 0.008655 0.009466

231. Z=4M 0.003664 0.004711 0.005496

232. Z=5M 0.001432 0.002454 0.0032211. Z=6M 0: 0.001005 0.0017591. Z=7M -0.000992 0 0.000744

233. Z=8M -0.001719 -0.000737 0

234. Z=9M -0.002273 -0.001299 -0.000568

235. Z=10m -0.002709 -0.001741 -0.001016

236. Z=11M -0.003061: -0.002099 -0.001377

237. О 0.000455 0.000826 0.001136-0.000451 0 0.000369 0.000677-0.000816 -0.000367 0 0.000306-0.001117 -0.00067 -0.000305 О

238. Определение давлений рг и осадок сог при карстовом провале

239. Давление в основании плиты над карстовой полостью от единичной нагрузки, Рг (тс/м )

240. Ко(тс/м) 50 50 50 50 70 70 70 70 90 90 90 90 110

241. К определению сопротивлению свай в поле (графики «нагрузка-осадка»)а) б)в)

242. Рис.П4.1 Графики «нагрузка-осадка» свай длиной 6м, погруженных с шагом 4d(a),5d(6),6d(b): 1- Е0=9Мпа; 2- Е0=12Мпа; 3- Е0=15Мпа; 4- Е0=20Мпа; 5- Е0=25Мпа; 6- Е0=ЗОМпа; 7- Е0=35Мпа; 8- Е0=40Мпа5 4о1. В)100 200 300 400 500 600 700 Р, кН

243. Рис.П4.3 Графики «нагрузка-осадка» свай длиной Юм, погруженных с шагом 4d(a),5d(6),6d(b): 1- Е0=9Мпа; 2- Е0=12Мпа; 3- Е0=15Мпа; 4- Е0=20Мпа; 5- Е0=25Мпа; 6- Е0=ЗОМпа; 7- Е0=35Мпа; 8- Е0=40Мпа3 42.а) б)в)100 200 300 400 500 600 700 Р, кН

244. Рис.П4.4 Графики «нагрузка-осадка» свай длиной 12м, погруженных с шагом 4d(a),5d(6),6d(b): 1- Е0=9Мпа; 2- Е0=12Мпа; 3- Е0=15Мпа; 4- Е0=20Мпа; 5- Е0=25Мпа; 6- Е0=ЗОМпа; 7- Е0=35Мпа; 8- Е0=40МпаО1. Примеры расчета на ЭВМ

245. Расчет осадок свайно-плитного фундамента1. Исходные данные

246. Р е j у л ь г а ты р а с ч с г а

247. Глубина сжимаемой толши основания.м: Не-12.00 Расчетная осадка основания.м: S=0.097

248. Расчет осадок свайно-плиточного фундамента1. Исходные данные

249. Глубина сжимаемой толщи основания,м: Нс= 10,50 Расчетная осадка основания,м: S=0,084

250. Акты внедрения результатов исследованийУ

251. Научно-производственное и внедренческое предприятие1. ФУНДАМЕНТ1. ФУНДАМЕНТ»J450040, г.Уфа,

252. Р/с 40702810707310000461 в ОАО

253. Индустриальное шоссе, 46, Социнвестбанк г. Уфа, ИНН 0273006386,тел.648783к/с 30101810900000000739, БИК 0480737391. Исх. № от1. Справка

254. В 1997-1998 гг. научно-производственная фирма «Фундамент» осуществила забивку свай в сплошном свайном поле с последующим бетонированием железобетонной плиты в качестве фундамента под 14-этажный жилой дом в г.Уфе по проекту института БашНИИстрой.

255. Проект выполнен с использованием методики проектирования свайно-плитных фундаментов, разработанной ведущим научным сотрудником БашНИИстроя к.т.н. Готман Н.З.

256. Объем внедрения составил 660 м3 свай. При этом получен экономический эффект 30000 руб. в ценах 1984 г. '1. Директор1. А.В.Крутяев1. ЪА8дооо

257. Директор ДОООСУ-2 ОАО «Стройтреста №3»