Знаменский - Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай

В.В. Знаменский

Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по строительным специальностям в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по строительным специальностям

Издательство Ассоциации строительных вузов

Москва 2000

Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай; Учебное пособие для вузов/ В.В.Знаменский. -М.: изд-во АСВ, 2000. -128 с., с илл.

В книге изложены результаты экспериментальных исследований работы горизонтально нагруженных групп свай. Проанализировано влияние жесткой заделки голов свай в ростверк и взаимовлияние свай на сопротивление свайных групп действию горизонтальных нагрузок.

Исследован вопрос влияния вертикальной нагрузки на несущую способность горизонтально нагруженных групп свай. Предложен инженерный метод расчета несущей способности горизонтально нагруженных групп свай, в том числе с учетом действия вертикальной нагрузки.

Книга предназначена для проектировщиков, научных работников, инженеров-строителей, преподавателей и студентов вузов.

© Знаменский В.В., 2000 г.

© Издательство АСВ, 2000 г.

ВВЕДЕНИЕ

Широкое применение свайных фундаментов в промышленном и гражданском строительстве началось с конца 60-х годов, когда впервые сваи стали широко применяться не только в слабых фунтах, но и в плотных взамен фундаментов на естественном основании, как более индустриальный и экономичный тип фундамента. В настоящее время свайное фундаментостроение в нашей стране имеет повсеместный характер и составляет порядка 5 млн. м³ железобетона в год. Аналогичная картина наблюдается во всем мире. Во многих странах доля свайных фундаментов составляет более 25 % от общего объема фундаментов, а в регионах со слабыми фунтами на свайных фундаментах возводится до 40-70 % зданий и сооружений.

За последние годы в развитии методов расчета, проектирования и строительства свайных фундаментов достигнут значительный прогресс.

Научные работники в содружестве со специалистами проектных и строительных организаций обобщили накопленный опыт применения свай в различных фунтовых условиях, провели большой объем экспериментальных и теоретических исследований, разработали новые или усовершенствовали действовавшие методы расчета и проектирования свайных фундаментов. Важное теоретическое и прикладное значение имел переход на более прогрессивный метод расчета свайных фундаментов - расчет по второму предельному состоянию.

Основой для совершенствования методов расчета свай послужили работы в области механики фунтов ведущих специалистов страны, таких как М.Ю.Абелев, Ю.М.Абелев, В.Г.Березанцев, С.С.Вялов, А.Л.Гольдин, М.Н.Гольдштейн, М.И.Горбунов-Посадов, Б.И.Далматов, К.Е.Егоров, Ю.К.Зарецкий, П.Л.Иванов, П.А.Коновалов, А.Л.Крыжановский, М.В.Малышев, В.В.Соколовский, Е.А.Сорочан, С.Н.Сотников, З.Г.Тер-Мартиросян, С.Б.Ухов, В.А.Флорин, Р.С.Шеляпин, Н.А.Цытович и многих других.

Большая заслуга в деле систематизации результатов исследований и совершенствования методов расчета свай принадлежит В.А.Барвашову, А.А.Бартоломею, Б.В.Бахолдину, Г.И.Глушкову, В.Н.Голубкову, А.А.Григорян, Н.М.Дорошкевич, А.А.Луга, А.В.Паталееву, К.С.Силину, Н.К.Снитко, Ю.Г.Трофименкову, В.Г.Федоровскому и др.

Однако и в настоящее время во многих случаях проекты свайных фундаментов выполняются с большим запасом, снижающим экономическую эффективность применения свай, что указывает на необходимость дальнейшего совершенствования методов их расчета и проектирования, в том числе и на горизонтальную нагрузку.

Это явилось причиной того, что в Лаборатории фундаментов кафедры Механики фунтов, оснований и фундаментов МГСУ под руководством и при прямом участии автора книги были проведены комплексные экспериментальные исследования работы горизонтально нагруженных групп свай, в т.ч. и с вертикальной пригрузкой, в различных грунтовых условиях. Анализ и обобщение результатов этих исследований позволил разработать и предложить для использования на практике инженерный метод расчета фупп из железобетонных призматических свай, отражающий основные закономерности их взаимодействия с фунтом основания, установленные опытным путем.

1. Обоснование, цели и задачи экспериментальных исследований работы горизонтально нагруженных групп свай.

По подсчетам специалистов имеется уже более 400 работ, посвященных вопросу исследования работы одиночных свай на действие горизонтальных и наклонных нагрузок, что позволило разработать достаточно надежные и проверенные на практике методы их расчета. Значительно меньше изучена работа горизонтально нагруженных групп свай, методы расчета которых можно разделить на две основные группы:

- методы определения несущей способности горизонтально нагруженных групп свай по сопротивлению одиночной сваи со свободной головой;

- методы расчета горизонтально нагруженных групп свай как рамных систем.

Наибольшее распространение в практике проектирования нашли методы расчета первой группы, поскольку они базируются на более развитых и экспериментально обоснованных методах расчета одиночных свай. Методы расчета второй группы в силу условности их расчетных схем и относительной сложности широкого применения при проектировании горизонтально нагруженных свайных фундаментов в промышленном и гражданском строительстве не нашли и применяются, в основном, при расчете фундаментов гидротехнических сооружений и свайных опор морских платформ для нефтедобывающего оборудования.

Вернемся к методам первой группы. Практика показала, что эффективность и надежность этих методов в значительной мере зависит от правильности перехода от сопротивления горизонтальной нагрузке одиночной сваи со свободной головой к сопротивлению горизонтально нагруженной группы. Сложность этого перехода заключается в том, что, как показали результаты проведенных экспериментов, средняя несущая способность сваи в горизонтально нагруженной группе с жесткой заделкой голов свай в недеформируемый ростверк (далее, для краткости, просто «в ростверк») существенно отличается от сопротивления одиночной сваи со свободной головой.