Nonlinear deformations of the compacted soil base under the broadening of piles in punched holes

Abstract


The peculiarity of piles in punched holes with broadening (PPH), performed according to the technology of foundations in rammed pits, is considered to be a high load-bearing capacity compared to traditional driven piles. At the same time, from the long-term practice of using the PPH, the actual excess of the calculated settlement is noted. This is due to a significant excess of pressure of the order of 1,000-3,000 kPa under the widening of the pile over the calculated resistance of the compacted soil layer. This makes it necessary to calculate such a foundation for the second group of limit states, taking into account the nonlinearity within the limits of the calculated allowable pressure. The article compares three methods of calculating settlement taking into account non-linearity: according to the tables of the standard, the methods of N.V. Ornatsky and M.V. Malyshev. It is noted that the methods do not always correspond to the actual work of the foundation in the ground, which can reduce the reliability of calculations. The authors proposed to modernize the existing methods of calculating settlement due to the peculiarities of the work of the PPH. In the calculation scheme of the PPH, to determine the settlement, it is necessary to take into account the soil layer with an increased modulus of deformation created during the punching of the well and the formation of broadening. Zones of marginal equilibrium develop with a margin within the boundaries of the compacted layer under broadening. It is proposed to take into account the nonlinear dependence of soil deformations on stresses within the specified boundaries, and to take into account the remaining deformations of the compressible thickness in a linear formulation. Taking into account the non-linearity in the determination of settlement leads to an increase in the reliability of the application of the piles in question, especially in weak clay water-saturated soils, and in relatively strong soils allows us to confirm the reliable use of PPH.

Full Text

Существующие в настоящее время методы расчета нелинейных осадок позволяют достаточно детально проанализировать процесс деформаций грунтового основания на различных стадиях работы фундамента при загружении и в целом получать более объективную картину поведения грунтового основания. Весьма актуальным в этом плане представляется расчет деформаций уплотненного грунтового основания под уширением свай в пробитых скважинах. Особенностью последних являются значительные допускаемые давления под уширением [1]. Последние в 2,0÷3,0 раза превышают давления под уширением буровых свай и находятся в интервале давлений от R до Pu. Здесь R – расчетное сопротивление уплотненного грунтового основания; Pu – предельное сопротивление указанного основания. Возможность определять деформации уплотненного грунтового основания за пределами линейной зависимости S = f (P), т.е. в диапазоне R < P ≤ Pu, является весьма актуальной задачей с научной и практической точек зрения [2–5]. Решение данной задачи позволит повысить достоверность расчетов и экономичность проектных решений, не пренебрегая надежностью. С позиции надежности определяющим считается вопрос, насколько допустимо превышать величину расчетного сопротивления R в пределах P ≤ Pu.

About the authors

V. S. Glukhov

Penza State University of Architecture and Construction

M. V. Pankina

Penza State University of Architecture and Construction

References

  1. Krutov V.I., Kogai V.K., Glukhov V.S. Foundations formed from piles cast in punched holes // Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2010. - Vol. 47, no. 2. - P. 45-51. doi: 10.1007/s11204-010-9087-3
  2. Vesic A.S. Analysis of ultimate loads of shallow foundations // Journal of the soil mechanics and foundation division. - 1973. - P. 45-71.
  3. Aitchison G D. Relationship of moisture and effective stress functions in unsaturated soils // Proceedings of the Conference on Pore Pressure and Suction in Soils. - L.: Butterworths, 1960. - P. 47-52.
  4. Yang G. Nonlinear settlement computation of the soil foundation with the undisturbed soil tangent modulus method // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. - 2006. - Vol. 28 (11). - P. 1927-1931. (in Chinese).
  5. Masopust J., Glisnikova V. Zakladani staveb Modul M01. - 1st edition. - Brno: AN CERM, 2007. - 182 p.
  6. Конюшков В.В. Анализ методов аналитических расчетов осадок фундаментов во времени // Вестник гражданских инженеров. - 2020. - № 4 (81). - С. 106-114. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-4-106-114
  7. Yarkin V., Kukhar H., Lobacheva V. Non-linear settlements of shallow foundation // E3S Web of Conferences: 22nd International Scientific Conference on Construction the Formation of Living Environment, 18-21 Apr. - Tashkent, 2019. - P. 04034. doi: 10.1051/e3sconf/20199704034
  8. He W., Wang G., Wang H. Nonlinear calculating method of pile settlement // Journal of Central South University of Technology. - 2008. - № 15. - P. 63-68. doi: 10.1007/s11771-008-0437-5
  9. Орнатский Н.В. Механика грунтов. - М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1950. - 420 с.
  10. Лушников В.В. Упадет ли Невьянская башня? Как выправляли Пизанскую кампанилу. - Екатеринбург: Учебная книга, 2011. - 88 с.
  11. Лушников В.В., Пономарев А.Б. Сопротивление грунтов (некоторые лекции по курсу "Механика грунтов"): учеб. пособие. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2021. - 356 с.
  12. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1986. - 415 с.
  13. Glukhov V.S., Glukhova M.V. Calculation of widened pile settlement with regard to nonlinearity // Journal of Physics: Conference Series: 2, Perm, 26-28 May. - Perm, 2021. - P. 012056. doi: 10.1088/1742-6596/1928/1/012056
  14. Зоценко Н.Л., Винников Ю.Л., Седин В.Л. Современные методы проектирования и устройства набивных свай в пробитых скважинах // Вiсник Приднiпровської державної академiї будiвництва та архiтектури. - 2015. - № 10 (211). - С. 36-43.
  15. Седин В.Л., Винников Ю.Л., Бикус Е.М. О влиянии повторных нагружений набивных свай в пробитых скважинах на деформативность оснований // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2014. - № 3. - С. 110-118.

Statistics

Views

Abstract - 116

PDF (Russian) - 77

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2023 Glukhov V.S., Pankina M.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies