Что соединяет Санкт-Петербург и трубобетон?

Эффективные решения с применением свай вдавливания в исторической застройке и подземных сооружениях.

Новые технологии вдавливания свай разработаны для усиления фундаментов реконструируемых зданий в условиях освоения подземного пространства старого города и строительства в стесненных условиях городской застройки.

Рост количества автотранспорта в городе, отсутствие парковочных мест для жителей города в историческом центре, физический и моральный износ большей части застройки XIX – начала XX века накладывают особые условия и требования при их реконструкции. Реконструировать необходимо не один дом, а группу домов с прилегающей дворовой территорией, образующих локальную замкнутую зону – «миниквартал». Программа реконструкции должна быть разработана городом и финансироваться с привлечением городского бюджета и частного капитала. При этом обязательным условием является создание по всей площади миниквартала подземной парковочной зоны, в том числе и под всеми сопутствующими зданиями, т. е. 100% использование.

Решение данной сложной инженерной задачи состоит в следующем: весь миниквартал на I этапе ограждается замкнутой шпунтовой стенкой. Все здания пересаживаются на ж/б плиты толщиной 0,5/0,7 м на отметке пола первого этажа сплошной прорезкой тела фундамента и выводом плиты на шпунтовую стенку. Эта работа выполняется по захваткам без ослабления конструкций стен. В ж/б плитах остаются закладные детали под сваи вдавливания. Таким образом все здания пересаживаются на сваи вдавливания, которые в  свою очередь будут служить несущими колоннами в пределах подземного этажа.

Когда шпунтовая стенка замкнута и все здания пересажены на сваи вдавливания, разрабатывается грунт и старые фундаменты по всей площади застройки. Работы выполняются забоями с дворовой части с разборкой старых фундаментов, деревянных свай и лежневки и оголением несущих свай-колонн. Очередность разработки грунта определяется проектом производства работ по отдельным зданиям. После выборки грунта и зачистки основания на проектную отметку устраивается пластовой дренаж по всей площади с уклоном к колодцу КНС, обеспечивающему сбор воды в период производства работ и обслуживание подземного пространства в период эксплуатации паркинга. Далее выполняются полы паркинга.

Данная задача решается при условии, если сваи колонны будут способны воспринимать нагрузку не менее 200 тс. Из всех возможных к применению в этих условиях стесненности и ограниченности в качестве свай-колонн можно использовать только металлические сваи вдавливания в трубе диаметром 273 мм с толщиной стенки 8/10 мм. Наши технологии по а/с №2554368 и а/с №2595102 на «Способ производства свай вдавливания» позволяют получить требуемую несущую способность сваи по грунту и материалу.

Технологические операции по вдавливанию свай по разработанной технологии представлены на прилагаемой схеме (рис. 1). Впервые по этой технологии были погружены сваи при строительстве жилого дома по адресу: Санкт-Петербург, Петроградский район, ул. Красного Курсанта, 10.

Сваи длиной 21,0 м диаметром ствола 219 мм, наконечника 280 мм, были погружены опиранием на супесь песчанистую с гравием и галькой, полутвердую, модуль деформации Е=310кг/см2, заделка в несущей слой – более 0,5. Общее сопротивление погружению на финишной отметке составило 90 тс. Испытуемая свая была погружена 07.06.13. При погружении сваи в качестве тиксотропного раствора для рубашки использовался цементный раствор с замедлителем твердения. Свая была испытана 18.07.13, отчет ПКТИ № 8495, по результатам испытания несущая способность сваи по грунту составила 150 тс при осадке 18,03 мм (см. график испытаний на рис. 2), что обеспечило расчетную допустимую нагрузку на сваю – 125 тс. Т. о. приращение несущей способности сваи по грунту составило 60 тс, в основном за счет твердеющей тиксотропной рубашки из цементного раствора с замедлителем твердения. Если несущая способность сваи по грунту определяется испытанием свай статической нагрузкой, то несущая способность сваи по материалу определяется классической теорией железобетона как сумма составляющих несущей способности материала трубы, бетона и арматуры. При этом следует отметить, что в данном случае мы имеем дело с трубобетоном, центральносжатой колонной круглого сечения, для которой, по предложению Г. В. Несветаева [1], оценку несущей способности предлагается вести по обобщенной и предлагаемой автором зависимости:

 

N = (cRb + d) Fb + αFc × Rc  – формула 1

где с и d, α – табличные коэфициенты;

Rb, Fb – предел прочности и площадь сечения бетонного ядра;

Rс, Fс – предел прочности и площадь сечения трубы, за предел прочности трубы принимается предел текучести.

Другой автор – Литвинский Г. Г. [2] – предлагает оценивать несущую способность трубобетона из условия достижения трубой предела текучести, исходя из этого:

 

N =  Rс × Ас (1 + Еd × Еd / Еc × Еc) – формула 2

Авторы исследователи считают, что повышение несущей способности трубобетона обусловлено упрочнением бетонного ядра, обжатого оболочкой, т. е. трубой.

Применение для трубобетона современных модифицированных, высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей, легко перекачиваемых, не требующих интенсивного уплотнения, в сочетании с металлом трубы, например из стали ст. 20 (термобработанной, низко лигированной), создают высокопрочные трубобетонные элементы, которые эффективно можно использовать при подземном строительстве, в нашем случае для свай – колонн.

Для примера выполнен расчет сечения трубобетона из трубы 273×6 из стали 20, термобработанной низко легированной, армирование 4 Ø16 А500, бетон кл. В30.

Начальная несущая способность по материалу по нормам СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» СП.63.13330.2012 составила Fdн = 348 тс.

В соответствии с Еврокодом ЕN1993-5:2007(Е), табл. 4.1, потеря толщины трубы через 100 лет в агрессивных природных грунтах (болотистая почва, болото, торф) составляет 3,25 мм.

Остаточная несущая способность по материалу составляет Fdост = 228 тс.

По теории трубобетона по формуле 1

по коэффициентам Передерня Г. П.

d = 0, c = 1, α = 2,2 с учетом коррозии:

N = Rb × Fb + 2.2 Fc × Rc

N = 173 × 535 + 2,2 × 2,5 × 4455 = 9255 + 24025 = 337580 ктс (338 тс)

То же по формуле 2 с учетом коррозии:

N = Rc ×  Fc (1 + Еd × Еd / Еc × Еc)

N = Rc × Fc (1 + 3,25 × 105 × 535 / 2,1 × 106 × 25 = 111375 × 4,31=480026 ктс (480 тс)

Выводы:

  1. Применение металлических свай вдавливания в твердеющей рубашке позволяет решить сложные инженерные задачи по пересадке реконструируемых зданий на сваи с использованием этих свай как колонн при освоении подземного пространства под реконструируемыми зданиями.
  2. Твердеющая рубашка из цементного раствора защищает сваи трубы с внешней стороны от коррозии и обеспечивает эксплуатационную надежность сооружения на весь период эксплуатации.
  3. Несущая способность сваи вдавливания по материалу достаточна для восприятия нагрузки от объекта реконструкции при шаге свай колонн в пределах 3/6 м.
  4. Поскольку предложенные учеными методы расчета по железобетону дают значительный разброс в оценке прочности, то для эффективного использования трубобетона требуется выполнить комплексные испытания в натуральную величину элементов из трубобетона на осевое сжатие, внецентренное сжатие и изгиб при различных толщинах трубы и марках бетона по специально разработанной программе.
  5. По результатам испытаний предложить реальную методику оценки несущей способности ТБЭ и закрепить ее в региональных нормах.

Ю. П. Стриганов, канд. техн. наук

28.07.2017

ОНЛАЙН КОНСУЛЬТАЦИЯ

Вы можете отправить онлайн запрос прямо сейчас

РЕШЕНИЕ СЛОЖНЫХ СИТУАЦИЙ СВЯЗАННЫХ С ВОЗВЕДЕНИЕМ И УСИЛЕНИЕМ ФУНДАМЕНТОВ, ВЫРАВНИВАНИЕ КРЕНОВ ЛЮБЫХ ЗДАНИЙ

Санкт-Петербург, 194292
Домостроительная д. 4 лит. А
E-mail: info@rusfsp.ru

 

Санкт-Петербург: +7 812 777 03 75

Поля со звёздочкой * обязательны для заполнения

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c Политикой конфиденциальности