Несуча здатність вдавлюваних паль з розширеннями на бічній поверхні

Краткое содержание

(a) ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету та направленість роботи. Подано загальну характеристику роботи, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі описаний розвиток досліджень пальових фундаментів, представлені існуючі конструкції паль з розширеннями, наведені методи визначення несучої здатності таких паль, а також розглянутий досвід  застосування паль з розширеннями.

Першими вченими, які працювали над дослідженням особливостей роботи паль і пальових фундаментів ще у дев’ятнадцятому сторіччі, були І. Лебединський, В.І. Курдюмов, Н.М. Герсеванов і В.К. Дмоховский. Широкий розмах прийняли дослідження з вивчення роботи паль, вибору їх оптимальних параметрів і створенню нових конструкцій на початку двадцятого сторіччя.

Подальший розвиток досліджень паль і пальових фундаментів, впровадження нових конструкцій паль стало можливим завдяки праці великого колективу вчених і інженерів, у числі яких особливо слід відзначити: Ю.М. Абелєва, Л.А. Бартоломея, Б.В. Бахолдина, В.Г. Березанцева, І.П. Бойка, Ю.Л. Винникова, А.А. Грігорян, М.С. Грутмана, В.Н. Голубкова, Б.В. Гончарова, Б.І. Далматова, К.С. Заврієва, М.Л. Зоценка, Б.З. Кашку, М.В. Корнієнка,  А.А. Лугу, І.В. Матвєєва, Ю.Б. Мелашенка, М.С. Метелюка, Є.М. Перлея, Д.А. Романова, Ю.Г. Трофименкова, Г.Ф. Шишка й багатьох інших.

Значний вклад в дослідження пальових фундаментів внесли іноземні вчені, зокрема: R.F. Bishop, H. Boht, K. Buisman, A. Caquot, E.E. De Beer, Q. Golder, J. Jaky, J. Kerisel, E. Menzenbach, G.G. Meyerhof, L. Prandtl, H. Reissner, A.W. Skempton, K. Terzaghi, U. Friksson, L. Reed та інші.

Загальновідомі конструкції забивних паль з розширеннями мають розширення у верхній або у нижній частині стовбура палі. Розширення у верхній частині стовбура мають паля з шайбою, паля-колона з підземними консолями. В нижній частині стовбуру розширення притаманні булавовидним палям різних конструкцій, «плоскопрофільованим» палям, палям з розширенням у вигляді кільця, палям з пірамідальними розширеннями.

 Окремо в розділі описана конструкція палі трапецієвидного поперечного перерізу з розширеннями (автор Б.З. Кашка), яка може мати одне, два або три розширення та заглиблюється методом вдавлювання. Особливістю конструкції палі є те, що розширення розташовані на похилих гранях стовбура, та мають різну площу перерізу (верхнє розширення більше за площею ніж нижнє мінімум в 1,2 рази). Великі обсяги застосування цих паль при одночасній відсутності чіткої методики визначення величини несучої здатності дали поштовх для подальшого дослідження цього питання, зокрема в цій роботі.

Також відомі палі, у яких розширення утворюються під час заглиблення стовбуру в ґрунт (палі з наконечником, який розкривається; палі з крилами), або за рахунок «розсування» в сторони декількох шарнірно з’єднаних елементів зі скосами в нижній частині (палі з кореневим розширенням). Існують буронабивні палі, у яких розширення влаштовуються за допомогою розбурювання забою (буронабивні палі з розширеннями), або шляхом видавлювання ґрунту за межі стінок свердловини (палі з променевим розширенням). Описані також конструкції палі з камуфлетним розширенням, набивної палі «Франкі» та гвинтової палі.

Будівельні норми визначають несучу здатність висячої забивної, а також набивної та бурової палі з розширеннями, що працює на стискуюче навантаження, як суму сил розрахункових опорів ґрунтів основи під нижнім кінцем палі та на її бічній поверхні. Окремо в нормах дані формули для розрахунку несучої здатності палі-колони з залізобетонними консолями, та паль з пірамідальними, трапецеїдальними та ромбовидними розширеннями стовбуру.

Багато дослідників пальових фундаментів запропоновували власні формули визначення несучої здатності різних конструкцій паль з розширеннями, зокрема: А.С.Абдурахманов, А.І. Алексєєв, І.П. Бойко, В.Н. Бронін, В.П. Вершинин, Я.Д. Гільман, А.А. Грігорян, М.С. Грутман, Ю.В. Дежин, И.В. Ковальов, А.А. Луга, М.С. Метелюк, С.П. Пряник, В.С. Пушкаревич, В.П. Рибчинський, Д.А. Романов, А.І. Сапожников, С.О. Слюсаренко, А.М. Тетіор, В.Г. Федоров, Ю.О. Філь,  Г.Ф.Шишко, А.Г. Чахвадзе, А.М. Ягудін. Більшість пропозицій уточнює формулу будівельних норм за рахунок корегуючих коефіцієнтів.

Дослідження Я.Д. Гільмана, Ю.В. Дежина, Г.І. Косаренка, М.С. Метелюка, В.С. Пушкаревича, Д.А. Романова, Г.Ф.Шишка та А.М. Ягудіна враховують наявність щільного прилягання оточуючого ґрунту до бічної поверхні палі та не враховують особливості роботи розширення, тим більше в залежності від його положення  по висоті стовбуру. Лише формула А.М. Тетіора та А.І. Алексєєва для забивної палі враховує наявність або відсутність контакту бічної поверхні палі та ґрунту та якість цього контакту. В.М. Бронін та В.Г. Федоров пропонують несучу здатність булавовидних паль визначати з врахуванням опливання ґрунту навколо палі з часом, але їх формула громіздка і не враховує кількість і розмір розширень.

А.М. Тетіор запропонував два принципових підходи та, відповідно, дві розрахункові формули для визначення несучої здатності набивних паль з декількома розширеннями однакового діаметру зі зміною їх положення по висоті.

Аналіз існуючих методів визначення несучої здатності F_d паль на стискуюче навантаження показав, що вони не дають прямої відповіді на питання визначення несучої здатності вдавлюваних паль з декількома розширеннями різного розміру, не пояснюють можливість оптимізації розташування розширень по висоті стовбура палі та їх розмірів. Також, існуючі методи не враховують особливості контакту оточуючого ґрунту з бічною поверхнею палі під час її заглиблення.

Дана робота направлена на проведення досліджень взаємодії оточуючого ґрунту з розширеннями паль та розробку методики визначення несучої здатності вдавлюваних паль з одним та декількома розширеннями.