Инженеры Новгородского государственного университета (НовГУ) предложили новый метод расчета предварительной осадки свайных фундаментов без использования сложных компьютерных программ при проектировании. Разработанная математическая формула делает процесс проектирования быстрее и доступнее для строителей, сообщил автор исследования, кандидат экономических наук, доцент кафедры строительного производства НовГУ Вячеслав Урсаки.
"Исследование показало, что использование жесткого ростверка - железобетонной плиты, объединяющей сваи, снижает осадку фундамента по сравнению с гибкими конструкциями. Разработанная математическая формула осадки свайного фундамента делает процесс проектирования быстрее и доступнее для строителей. В будущем планируется составить готовые таблицы с переводными коэффициентами для типовых конструктивных решений - это сделает метод еще проще для инженеров", - сказал Урсаки.
Свайные фундаменты - это основной способ строительства на сложных грунтах и при больших нагрузках на здание. Инженеры решают две главные задачи: проверяют, выдержат ли сваи нагрузку, и рассчитывают, насколько осядет фундамент. Первая задача хорошо описана в строительных нормах. Вторая вызывает вопросы, особенно когда нужно учесть жесткость ростверка - железобетонной плиты, которая объединяет группу свай в единую конструкцию.
Ростверк может быть совершенно гибким, как тонкая пластина, или абсолютно жестким, как массивная плита. На практике используют второй вариант, но расчеты для него сложные и требуют компьютерных программ. Урсаки предлагает упрощенный метод, который позволит инженерам выполнить предварительный расчет осадки без специального софта.
"Мы сравнили два крайних случая на конкретном примере: группу свай с гибким ростверком и ту же группу с абсолютно жестким. Осадка фундамента с жестким ростверком была на 21,9% меньше, чем с гибким. Для одной отдельной сваи с такой же нагрузкой осадка была вдвое меньше. Это значит, что жесткий ростверк распределяет нагрузку между сваями более равномерно и эффективно", - сообщил Урсаки.
Нагрузки на сваи тоже меняются. На угловые сваи при жестком ростверке приходится на 10,4% больше нагрузки, чем при гибком. Это происходит потому, что жесткий ростверк, как твердая балка, передает большую часть давления на краевые опоры. "Мы использовали теорию расчета конструкций на упругом основании, разработанную еще в советское время. Главная идея: свайное основание можно рассматривать как условный фундамент, а жесткий ростверк - как балку на упругом основании", - пояснил инженер.
Для упрощения исследователи приняли несколько допущений: грунт деформируется равномерно, сваи длинные и висячие, расстояние между сваями одинаковое во всех направлениях и составляет от трех до пяти диаметров сваи, сама свая не сжимается. "Мы применили новый метод к реальному примеру расчета и получили осадку 28,5 мм. Это совпало с результатом точного компьютерного расчета с погрешностью менее 2%. Это хороший результат для упрощенного метода", - пояснил Урсаки.