Введение к работе
Актуальность темы, В последние годы в связи с активной реконструкцией крупных исторических городов России, массовым переоборудованием и реконструкцией промышленных предприятий значительное место в научных исследованиях уделяется.,вопросам сохранения памятников архитектуры, ' надежности диагностики. технического состояния конструкцій"!, включая фундаменты и грунты оснований. Аналогичные проблемы характерны и для зарубежной практики, где основные объемы строительных работ определяются реконструкцией. Только в Москве, Санкт-Петербурге, Архангельске, Пскове и Новгороде до 2005 года намечен и реализуется огромный комплекс работ по спасению памятников архитектур,'?, многие из, которых возводились на деревянных сваях, либо лежнях, устраиваемых под подошвой фундаментов мелкого заложения.
Опыт реконструкции показывает, что много проблем возникает при реконструкции старых зданий на свайных фундаментах. Так, с одной стороны, обжатие оснований свайных, фундаментов приводит к развитию,процессов уплотнения грунтов околосвайного пространства, а с другой стороны, понижение уровня -подземных вод по техногенным причинам пагубно сказывается на прочностных свойствах деревянных свай и, ростверков старых здании. При реконструкции возникает потребность определения фактической несущей способности свайных фундаментов. Для фундаментов мелкого заложения имеются рекомендации по оценке влияния уплотнения грунтов основания на увеличение расчетного сопротивления грунта. Для свайных фундаментов подобные разработки отсутствуют.
Настоящая работа посвящена исследованию работы свай в
составе существующего свайного фундамента, оценке возможности
передачи дополнительной нагрузки на сваи в условиях
реконструкции. исследованию влияния напряженно-
деформированного состояния околосвайного массива на
сопротивление грунта по острию и по боковой поверхности сваи, а
также разработке рекомендаций по расчету свай для условий
реконструкции. -
Целью диссертации является установление резервов несущей способности свай на основе предложенных методов расчета и специальных способов натурных испытаний свай в работающем свайном ростверке без ухудшения условий работы свайного фундамента в целом.
Настоящая работа являлась составной частью комплексных исследований, проводимых кафедрой "Основания, фундаменты и
механика . грунтов" Санкт-Петербургского государственного, архитектурно-строительного университета (СПбГАСУ) по' программе возрождения и реконструкции исторического центра Санкт-Петербурга (региональные комплексные программы "Жилище 2000" "Центр") и в соответствии с программой ГКНТ (ОЦ031 задание 04.02.02с11г.).
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выполнен анализ состояния вопроса по оценке напряженно-
деформированного состояния околосвайного грунтового
пространства в условиях реконструкции;
2. Разработана методика и проведены модельные
исследования, по оценке влияния напряженного состояния
основания на расчетные сопротивления грунта по острию "и по
боковой поверхности сваи при различных соотношениях главных
нормальных напряжений;
-
Выполнены натурные исследования и разработана методика по определению несущей способности сваи в составе свайного ростверка эксплуатируемого здания;
-
На основании статистического анализа известных натурных экспериментов и экспериментов автора разработана методика вероятностного прогноза' длительной несущей способности свай фундаментов реконструируемых зданий; '
-
С использованием нелинейных вариантов наследственной теории ползучести предложены уравнения состояния для прогноза длительных осадок свайных фундаментов в условиях реконструкции зданий;
6. В результате сопоставления прогноза напряженно-
деформированного состояния . свайных фундаментов по
предложенным методикам .с результатами. модельных' и натурных
экспериментов проверена их. достоверность и разработаны
рекомендации по увеличению несущей способности свай в результате
уплотнения грунтов основания.
Методы исследований, использованные в настоящей работе:
лабораторные испытания грунтов;
модельные испытания свай; '''.,
натурные испытания свай:
статистический анализ экспериментов;
математическая обработка экспериментов (формулирование уравнении состояний и корреляционных зависимостей);
сравнительный анализ инженерных расчетов, модельных экспериментов и натурных наблюдений.
Научной новизной обладают:
предложенная и внедренная методика раздельного
определения сопротивления грунта по боковой поверхности и по
— острию - спаи- (a.c:"""No" 1534!43) "с""помощью моделирования
природного напряженного состояния основания на стенде
специальной консірукции;
- разработанный способ определения нссущеіі способности
сван а ростверке эксплуатируемого здания;
- установленные закономерности изменения во арсмепи
несущей способности и осадок сван при ее дотруженности после
длительно!! эксплуатации сооружения:
- предложенные параметры временной функции и функций
напряжения нелинейных уравнений наследственной теории
гнипучестн, используемых для прогноза длительных осадок свайных
фундаментов в условиях реконструкции.
Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подвержена комплексными, серийными полевыми, модельными экспериментами и лабораторными испытаниями грунтов, выполненными на современном оборудовании, статистической обработкой результатов. испытаний, удовлетворительной сходимостью результатов расчета по предложенным зависимостям с экспериментами.
Практическое значение работы заключается:
в разработке способа определения несущей способности сваи в фундаменте существующего здания;
в разработке метода определения сопротивлений грунта по боковой поверхности и острию сваи на основании.моделирования работы основания сваи в лабораторных условиях;
в совершенствовании методик опенки несущей способности и длительных осадок свай реконструируемых здании;
в разработке рекомендаций использования резервов несущей способности свайных фундаментов существующих зданий при их реконструкции.
Внедрение разработок осуществлено на объектах реконструкции Санкт-Петербурга (ЛНПО "Пигмент", жилой 14-ти этажный дом в г. Тосно Ленинградской области, адмщінстративное здание No 8 по ул. Полтавской, производственный корпус по ул. Фаянсовой д.20, цех Лениздата по наб.реки Фонтанки д. 59, 'илой дом по ул. Кораблестроителей д. 29, здания грузовой автобазы н склада в Невском районе) Архангельска (Здание Дома Советов, подворье Соловецкого монастыря, дом купчихи Плотниковой по ул.Поморской, д.1),Гатчины(Приоратскнй Дворец),Новгорода и др.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты внедрения исследования докладывались и получили
одобрение на следующих семинарах, симпозиумах, конференциях,. включая международные: на Герсевановских чтениях в НИИОСП (1989г.), на ежегодных научно-технических конференциях СПбГАСУ (ЛИСИ) (1988-1994гг.), на 9-й Международной . Дунайско-Европейской конференции по механике грунтов, основаниям и фундаментам в Венгрии, Будапешт (1990 г.), на 3-м международном симпозиуме по современным полевым методам испытания грунтов в Норвегии (1991), на 9-й Международной Европейской конференции по механике грунтов в Польше г. Краков (1990), на 13ом международном конгрессе в Индии, НыоДели(1994), на Международной конференции по санации зданий исторических городов в Германии (1991), на Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения в Одессе (1990), на международном симпозиуме "Санкт-Петербург 2005" (1993, 1994), на научно-технических семинарах и совещаниях ЛДНТП, НТО Стройиндустрии (1989-1993), на 2-ой Всероссийской студенческой конференции в Йошкар-Оле (1988 г.), на научно-технической конференции в ПВИИСУ (1987г.) на научно-технической конференции "Геотехники Поволжья-IV" г.Саратов (1992 г.)..
Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе: 1 брошюра, б авторских свидетельств и патент России, б международных публикаций.
Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х ' глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 214 страниц, из них 171 страниц машинописного текста, 35иллюстраций, 12 таблиц, 43 страницы приложений. Список литературы содержит 142 наименований.
На защиту выносятся:
методика и результаты определения расчетных сопротивлений грунта по острию и по боковой поверхности сваи при моделировании природного напряженного состояния на стенде специальной конструкции;
- методика и результаты определения несущей способности
свай эксплуатируемых зданий;
- методика и результаты прогноза несущей способности и оса
док свай при их доі ружеиии после различных сроков эксплуатации
здания: