Пермские ученые узнали, как продлить срок службы свайного фундамента
Свайный фундамент широко используется для высотных или нагруженных зданий, а также в слабых грунтах. Со временем состояние грунта может ухудшиться и в дальнейшем не позволяет выдерживать большие нагрузки. Одним из наиболее результативных способов для его укрепления считается метод контурного армирования, когда основание усиливается дополнительными элементами. Ученые Пермского Политеха определили, как разные способы армирования влияют на прочность фундамента и разработали рекомендации, которые позволят предотвратить преждевременные разрушения ответственных зданий и сооружений и увеличить срок их службы.
Статья опубликована в журнале Construction and Geotechnics. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Свайный фундамент используют в качестве основания зданий при больших нагрузках и в сложных грунтовых условиях. Несущая способность определятся в зависимости от диаметра свай и их длины. Он максимально эффективен на нестабильных грунтах – участках с уклоном, болотах, торфяниках и рядом с реками, которые постоянно выходят из берегов.
Средний срок службы такого фундамента варьируется от 50 до 120 лет. Несмотря на разностороннее применение, как и любой другой фундамент, он подлежит старению и нуждается в укреплении. Одним из самых эффективных способов для этого признано контурное армирование.
Это внедрение твердых элементов по периметру ростверка – верхней части фундамента. Такие армоэлементы могут быть изготовлены из разных материалов и иметь различную конструкцию, включая подвижный цементно-песчаный раствор. Часто его закачивают по технологии одновременной подачи через группу инъекторов – инструментов с эффектом поршня. Они располагаются вдоль контура фундамента и позволяют формировать в грунте вертикально ориентированный диск условно прямоугольной формы. Так образуется дополнительное сжимающее грунт давление, которое увеличивает несущую способность грунта.
Ученые Пермского Политеха определили, как разные способы контурного армирования влияют на изменение напряженно-деформированного состояния грунта. От него зависит долговечность и качество строительства. А затем сформулировали рекомендации, какие варианты наиболее выгодны не только с точки зрения укрепления, но и с учетом расходов на материалы.
В качестве объекта исследования взяли размеры и нагрузку типичную для фундаментов каркасных железобетонных зданий сельскохозяйственного и производственного назначения. Расчеты проводили с учетом истории нагрузки последовательно в три стадии: от собственного веса грунта; после устройства фундамента и элементов усиления; после приложения нагрузки.
Всего политехники с помощью программы просчитали 16 схем усиления – сравнили сплошное (единой стеной вдоль нескольких свай) и прерывистое (вдоль каждой сваи отдельно) контурное армирование; по всему периметру или по двум противоположным сторонам верхней части фундамента на разную глубину.
В ходе эксперимента ученые Пермского Политеха выявили, что увеличение количества армоэлементов снижает риск смещения свай в ходе эксплуатации. Например, при усилении сплошным контурным армированием вдоль всего периметра ростверка (от подошвы до нижнего конца свай) деформации снижаются на девять процентов относительно значения осадки свайного фундамента на естественном основании. В случае армирования на 1/6 по глубине – осадка снижается на семь процентов.
«Однако даже минимальное армирование положительно сказывается на напряженно-деформированном состоянии грунтового массива. Прерывистое контурное армирование считается более эффективным в соотношении качества укрепления и затрат на материалы. Осадка становится меньше на 3-6% в зависимости от количества слоев армоэлементов, что считается хорошим показателем. При этом повышение числа элементов не всегда приводит к снижению деформаций, а эффективность укрепления может даже снижаться», – поясняет Андрей Пономарев, профессор кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ.
В связи с этим, усиление по технологии одновременной подачи раствора целесообразно выполнять поэтапно – увеличивая количество армоэлементов и меняя схему их расположения в плане: от прерывистого контурного армирования вдоль двух противоположных сторон к сплошному и вдоль всего периметра. Также существует вариант постепенного увеличения глубины армирования при постоянном количестве армоэлементов в плане. Описанный метод является адаптивным, то есть необходимость проведения последующих работ определяется по результатам прослеживания динамики развития деформаций в процессе и после завершения каждого этапа.
Результаты исследования ученых Пермского Политеха облегчают процесс укрепления основания, увеличивают срок его службы, а также снижают риск преждевременного разрушения фундамента и повреждений несущих стен конструкции здания.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно