Construction and Geotechnics

Показана необходимость учета неодинаковой инсоляции поверхности грунта по сторонам света при использовании численного моделирования различных процессов промерзания и оттаивания грунтов в основании дорожных насыпей. Авторами разработана методика конечно-элементного решения таких задач, которые состоят из двух этапов - расчета напряженно-деформированного состояния массива грунта с находящимся на нем сооружением и расчета температурных полей. В статье обращается внимание на неизбежную неоднородность температурных полей для расположенных в криолитозоне линейных сооружений, ориентированных в широтном направлении, что вызывает неравномерные деформации поперечников вследствие неодинакового развития дефектов грунтового основания от действия морозного пучения и в процессе оттаивания грунта. Приводится пример диагностики циклов промерзания и оттаивания конструкции насыпи совместно с ее основанием. Сравниваются результаты расчета с условиями симметричной и несимметричной инсоляции. Зоны с распределением разных климатических элементов определяются их расположением - географической широтой. Солнечная радиация проникает в верхнюю часть атмосферы и обусловлена географической широтой. Кроме того, географической широтой определяется положение Солнца над горизонтом в полдень и продолжительность ее влияния. Поглощенная радиация имеют более сложное распределение, поскольку больше значение имеет облачность, характеристика поверхности земли, степени светопрозрачности воздушного пространства. Зоны распределения климатических элементов находятся и в основе распределения температур окружающей среды. Температуры зависят не только от поглощенной окружающей средой солнечной радиации, но и непосредственно от циркуляции. Зональность при направлении температурных потоков приводит к зональности других метеорологических климатических значений. Воздействие географической широты непосредственно на метеорологические значения более заметно с увеличением высоты, в этот момент снижается воздействие других климатических факторов, которые связаны с воздействием на земную поверхность.

Предлагается новая конструкция горизонтальных поворотных анкеров свай, используемых в качестве опор магистральных трубопроводов на пучинистых и обводненных основаниях. Цель применения конструкции - снижение деформативности данного вида фундамента и увеличение его несущей способности под действием влияния сил морозного пучения грунта. Произведены штамповые испытания моделей свай с поворотными анкерами на стенде для испытаний моделей фундаментов компании НПП «Геотек». По результатам испытаний произведено сравнение эффективности применения свай с расположением их поворотных анкеров в одном и в двух уровнях по стволу, а также определено снижение несущей способности сваи при неблагоприятном расположении анкеров. Показано, что по результатам штамповых испытаний поворотные анкеры свай положительно влияют на работу фундамента. Применение поворотных анкеров в одном уровне увеличивает несущую способность сваи на 16 % и уменьшает осадку на 40 % в сравнении со сваей тех же размеров, но без анкеров. Применение анкеров в двух уровнях увеличивает несущую способность сваи на 73 % и уменьшает осадку на 48 %. Преимущество сваи с двумя уровнями анкеров по сравнению со сваей с одним уровнем анкеров составляет по несущей способности 48 %, по осадке - 11 %. Применение поворотных анкеров свай способно значительно увеличить надежность работы фундаментов магистральных трубопроводов на пучинистых и обводненных основаниях. Данное конструктивное решение превосходит по эффективности работы аналогичные металлические сваи с вертикальными анкерами при равных уровнях затрат.

Приведены данные по разработке и исследованию основных свойств составов рабочей смеси на основе цемента и пескоцемента с добавлением добавки-суперпластификатора для выполнения технологической операции по опрессовке скважины при устройстве буроинъекционных свай. Необходимость разработки новых составов рабочей смеси была обусловлена обнаружением ряда недопустимых дефектов в стволах опытных буроинъекционных свай, сформированных при использовании рабочих растворов на основе цемента с добавлением жидкого стекла, после их откопки и визуально-инструментального обследования. Обнаруженные в стволах свай дефекты (перемешивание раствора с грунтом, подмес грунта в тело сваи и др.) указывали на недостаточную плотность используемого раствора и его низкую прочность. Разработанные составы лишены данных недостатков и имеют повышенные значения ключевых параметров смеси (плотности, прочности, усадки готовой рабочей смеси), важных при устройстве буроинъекционных свай по технологии с извлекаемым и теряемым сердечником. После выполнения комплекса лабораторных испытаний по выявлению оптимального соотношения компонентов разработанных рабочих растворов и определению их основных технологических параметров проводились контрольные испытания растворов на строительной площадке в г. Тюмени для проверки возможности их дальнейшего использования на имеющемся технологическом оборудовании. Испытания разработанных рабочих растворов на основе цемента и пескоцемента с добавлением добавки-суперпластификатора в условиях непосредственного производства работ подтвердили возможность и эффективность их применения при устройстве буроинъекционных свай. С использованием разработанных составов рабочих растворов в последующем были успешно выполнены буроинъекционные сваи при усилении оснований и фундаментов на ряде объектов в г. Тюмени.

Рассматриваются объекты крупнопанельного домостроения, а именно плиты перекрытий. Ввиду того что существующее проектное решение по данным плитам было выполнено по старой нормативно-технической документации, для соблюдения требований современных нормативных документов в АО «СтройПанельКомплект» были предложены новые проектные решения для плит перекрытий 97-й серии. Основные конструктивные особенности плит после изменения проектных решений: увеличенная площадь сечения рабочей арматуры (с 6 до 8 мм), увеличенный защитный слой бетона до 25 мм. Поэтому перед началом массового изготовления данных плит АО «СтройПанельКомплект» совместно с кафедрой «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ были проведены натурные испытания. Испытываемая плита П3-6-501 является элементом перекрытий крупнопанельных жилых домов 97-й серии. Плита в здании опирается по четырем сторонам на внутренние и наружную стеновые панели, проектный класс бетона В15. Проектный класс рабочей арматуры А400. При испытаниях контролировались показатели, необходимые для оценки прочности, жесткости и трещиностойкости, а также характер разрушения, в том числе: значения нагрузок, вызывающих контролируемое предельное состояние; прогибы изделия; ширины раскрытия трещин. Для измерения прогибов применялись измерительные приборы и инструменты с ценой деления 0,01 мм, а именно прогибомеры 6ПАО. Для измерения ширины раскрытия трещин при проведении испытаний использовался микроскоп МПБ-2 с ценой деления 0,05 мм. Результаты проведенных испытаний изложены в настоящей статье.