РАДИАЛЬНАЯ СВАЯ

В условия современного строительства широко используют свайные фундаменты. Большинство жилых, общественных, промышленных, инженерных и гидротехнических сооружений возводят на свайных фундаментах, обосновывая это тем, что свайные фундаменты имеют повышенную несущую способность по сравнению с фундаментами мелкого заложения, возводимыми в открытых котлованах. Также одно из преимуществ свайных фундаментов является сравнительно меньшая трудоемкость земляных работ. Широкое применение свайных фундаментов вызвано и рядом инженерно-геологических особенностей и свойств грунта основания на строительной площадке. Также при выборе свайного фундамента под сооружение необходимо по вышеперечисленным особенностям определиться с типом, конструкцией и расположением свай, опираясь на типовые или индивидуальные проекты.

На сегодняшний день уровень развития технологий в современном строительстве имеет различные виды свай, отличающиеся конструкционными особенностями и технологией монтажа непосредственно на строительной площадке. Разнообразие свай с каждым годом увеличивается из-за изучения структурных особенностей грунта в различных районах климатической и территориальной зависимости.

На территориях, где грунты склонны к горизонтальным сдвигам почвы, а также в сооружениях, где возникает опрокидывающий момент, вызывающий горизонтальную силу (в результате горизонтальных нагрузок вертикальные сваи теряют свою устойчивость и их ведет в сторону, приводя сооружение в аварийное состояние из-за деформации стен сооружения) – распространена практика погружения наклонных свай при создании свайного основания. И поэтому, в статье предлагается одно из решений конструкции наклонной сваи, с увеличенной эффективностью работы, меньшей трудоемкостью производства и монтажа свай.

Свая, изображенная на рисунке 1, представляет собой железобетонную конструкцию с радиальной продольной осью, имеющую уширенную пяту. Поперечное сечение сваи имеет только вертикальную ось симметрии, вызванное рядом особенностей работы в грунте и монтаже сваи.

Рисунок 1. Общая схема сваи

Данная свая имеет схожие отличия козловых свай от вертикальных свай. Как и козловая, радиальная свая имеет наклон к вертикали, в результате чего увеличивается площадь опирания на грунт  и изменяются условия работы сваи в грунте. Чем вызывает повышенную несущую способность свай на вертикальные вдавливающие и повышает весьма существенно сопротивление свай горизонтальным нагрузкам. Радиальную сваю можно применять под сооружения, работающие как под статической, так и динамической и периодически изменяющейся нагрузками. Несущая способность фундамента с радиальными сваями складывается из сопротивления грунта в нижнем участке сваи, сил трения по боковым поверхностям и дополнительных сил сопротивления от отпора грунта по нижней наклонной боковой поверхности сваи.

В условиях природного горизонтального напластования осадочных пород без температурного и тектонического изменений в грунтовом массиве действует давление, величина которого s_у определяется весом столба породы, расположенной выше рассматриваемой горизонтальной площадки, а величина горизонтальной составляющей s_х равна доле вертикального давления (произведением s_у и коэффициента бокового давления породы).

Рисунок 2. Изолинии главных напряжений вокруг квадратной выработки при двухосном сжатии

Радиальная свая имеет поперечное сечение с одной осью симметрии и имеет вид эллипса с целью уменьшения концентрации напряжений (в прямоугольном сечении в углах сконцентрированные напряжения приводят к разрушению угла). На рисунке 2 представлено распределение главных напряжений вокруг квадратного отверстия в горном массиве. В результате исследования концентрации напряжений вокруг вырезов в упругих изотропных пластинах были получены изолинии, на которых изображены коэффициенты концентрации напряжений, характеризующие изменение первоначального напряженного состояния. Также опытным путем было доказано, что в поперечном сечении, имеющее вытянутую форму по вертикальной оси в соотношении к ширине 1:1,5 и более, растягивающие напряжения в верхней части отсутствуют.

Радиальную сваю можно внедрять с уширенной пятой и без нее. В первом случае увеличится несущая способность, но удорожает ее внедрение, так как она будет буроинъекционной сваей и устраиваться по существующей технологии, только радиально. Во втором случае свае необходимо увеличить прочность нижней части на растяжение и верхней части прочность на сжатие, так как при внедрении ударным или вибрационным устройством свая будет испытывать большой изгибающее усилие. Для увеличения прочности сжатию можно использовать бетон с 20%-м содержанием ферросплавов, который показал увеличение прочности на сжатие, а для увеличения прочности на растяжение использовать армирование или микрофибру.

Устройство и расположение радиальных свай аналогично козловым сваям по существующим правилам.

В заключении можно сделать вывод об эффективности работы радиальной сваи по сравнению с аналогом, также радиальная свая имеет вид полукруга, что дает ей возможно работать упруго, по сравнению наклонными и вертикальными сваями. Но недостаток радиальной сваи в ограниченности инженерно-геологической ситуации на строительной площадке.

Список литературы:

1. Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н. Тоннели и метрополитены -М.: Транспорт, 1975. — 551 с.
2. Грутман М.С. Свайные фундаменты - К.: Будівельник, 1969. - 193 с.
3. Механика грунтов, основания и фундаменты: учебник/ Л. Н. Шутенко, А. Г. Рудь, О. В. Кичаева и др.; под. ред. Л. Н. Шутенко; Харьков. нац. ун-т гор. хоз-ва им. А. Н. Бекетова. – Харьков: ХНУГХ им. А. Н. Бекетова, 2015 – 501 с.
4. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. —М.: Стройиздат, 1980.