Обоснование технологических параметров устройства свай-колонн при возведении подземных зданий а. Н. Ткаченко, д. Г. Жданова

²⁴

Ткаченко Александр Николаевич, Воронежский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии, организации, строительства, экспертизы и управления недвижимостью, E-mail: uoo338@vgasu.vrn.ru Жданова Дарина Геннадиевна, Воронежский государственный технический университет, магистр гр. м ТАИН-181, E-mail: 05darina01@mail/ru

Аннотация: статья посвящена теме обоснования технологических параметров устройства свай-колонн при возведении многоэтажных монолитных подземных зданий методом«сверху вниз» с несущими ограждающими конструкциями в виде «стена в грунте». Расчет несущих железобетонных свай-колонн, проводился по предельным состояниям двух групп с учетом того, что свая-колонна на первом этапе работает как свая, а на втором как колонна. В процессе исследования обоснованы предельные нагрузки, при которых обеспечивается устойчивость свай-колонн в зависимости от геологических условий и геометрии сваи. Расчет приведен в виде таблицы и графика, которые показывают, зависимость длины, диаметра и нагрузки на сваю-колонну. Сформулировано заключение о том, какие диаметры колонн иррационально использовать при различных длинах и нагрузках на сваю-колонну.

Ключевые слова:строительство, буронабивные сваи-колонны, вертикальные конструкции.

JUSTIFICATION OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF PILE-COLUMN CONSTRUCTION DURING CONSTRUCTION OF UNDERGROUND BUILDINGS

A.N. Tkachenko, D.G. Zhdanova

Tkachenko Aleksandr Nikolaevich, Voronezh State Technical University, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technology, Organization, Construction, Expertise and Property Management, E-mail:uoo338@vgasu.vrn.ru

Zhdanova Darina Gennadievna, Voronezh State Technical University, Bachelor, Master of the m TAIN-181, E-mail: 05darina01@mail/ru

ru

Annotation: the article is devoted to the topic of substantiation of technological parameters of the pile-column device in the construction of multi-storey monolithic underground buildings by the "top-down" method with load-bearing enclosing structures in the form of "wall in the ground". The calculation of load-bearing reinforced concrete piles-columns was carried out according to the limit States of two groups, taking into account that the pile-column at the first stage works as a pile, and at the second as a column. In the course of the research, the maximum loads at which the stability of pile columns is provided, depending on the geological conditions and the geometry of the pile, are justified. The calculation is given in the form of a table and graph that show the dependence of the length, diameter and load on the pile-column. Theconclusionisformulated about which column diameters are irrational to use for different lengths and loads on the pile-column.

Keywords:construction, bored piles-columns, vertical structures.

К достоинствам метода подземного строительства «сверху вниз» или «topdown»относят:разносторонность, которая предоставляет проводить проектно-строительные работы по возведению подземной части здания от уровня земной поверхности; возможность производства работ по строительству подземного здания и сооружения в условиях плотной городской застройки при невозможности применения других распространённых методов подземного строительства.

Изначально возводят внешние ограждения методом «стена в грунте»с будущим поэтапнымбетонирование перекрытий. Монолитные железобетонные перекрытия размещают на заранее подготовленном грунтовом основании либо после разработки верхнего яруса и установки инвентарной опалубки.

Прислонение монолитных железобетонных перекрытий осуществляют на сваи-колонны в виде свай с уширением в нижней части, устраиваемые в грунте вместе с созданием внешней ограждающей стены грунте.

Через проёмы в перекрытиях ведут разработку и выемку грунта из котлована погрузчиками, грейферами и малоразмерными экскаваторами на гусеничном ходу.Закончив бетонирование монолитного железобетонногоперекрытия, приступают к разработке грунта под ним машинами и механизмами до следующей проектной отметки.

Свая-колонна - это забивная свая с ненапрягаемой арматурой полого круглого или квадратного сечения, наземная часть такой сваи служит колонной надземного здания и сооружения. Свая отличается от подобной тестированной сваи-колонны наличием в ней закладных деталей и высоким в случае необходимости продольным армированием [1].

Расчет несущих железобетонных свай-колонн, необходимо производить двум предельным состояниям: по пригодности к эксплуатации и по несущей способности. В таком случае расчет на устойчивость необходимо производить в расчете по прочности этих вертикальных элементов учитываявсе влияния продольного изгиба или по схеме деформаций в рамках расчета конструктивной системы, а расчет по деформациям элементов — в расчетеконструктивной системы котораястатически неопределима [2].

Рассчитывая сваю-колоннуна прочностьнеобходимо производить расчетна действие поперечных и продольных силпо наклонным сечениям, на действие изгибающих моментов и продольных силпо нормальным сечениям (рис.1).

Рис.1. Усилия, действующие на выделенном стержневом элементе

Расчет на прочностьсвай-колонн,по их нормальным сечениям необходимо произвести по предельным усилиям в стержневом элементе либо с использованием деформационной модели, согласно [3]. Воздействие продольного изгиба необходимо учесть умножениемкоэффициента, определяемого в зависимости от условной критической силы на изгибающий момент, из расчета конструктивной системы или эксцентриситета продольной силысогласно [4].

В процессе проведения аналитических исследований установлены предельные нагрузки на сваи-колонны в зависимости от ее диаметра и свободной длинны (см. таблицу).

Расчеты на потерю устойчивости свай-колонн

Длинна L,мм.	Диаметр d,мм.
	600	800	1000	1200
6000	Нагрузка Р, кН.
	1100	2300	4000	6000
8000	700	2000	3500	5500
10000	400	1500	3000	5000
12000	300	1000	2500	4500
14000	200	600	1800	3800
16000	100	200	1000	3000

Получены графики предельных нагрузок, при которых сваи теряют устойчивость рис. 2.

Рис.2.Определение предельной нагрузки исходя из обеспечения устойчивости сваи-колонны

В результате проведенных расчетов удалось установить, что при нагрузки на сваю до 1000 кН. целесообразно использовать сваю диаметром 600 мм. вне зависимости от ее длинны, при нагрузки 1000-2400кН.–диаметр 800 мм., при нагрузки 2400-4000 кН.-диаметр 1000 мм., при нагрузки 4000-6000 кН.-диаметр 1200мм. Приведенные в табличной форме расчеты позволяют выбрать сваю-колонну, необходимой длинны и действующей на нее нагрузкой, и определиться с диаметром колонны.