Учёные Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета разработали новый способ повышения несущей способности композитной и стальной сваи по грунту.

Разработка позволяет повысить максимальную нагрузку, которую свая способна выдержать, за счет увеличения сил трения боковой поверхности при её применении в условиях многолетнемёрзлых грунтов.

Использование других способов решения проблемы, например, дополнительных рёбер или винтов, имеет большой недостаток. Их взаимодействие с грунтом трудно рассчитывать, и проектировщикам приходится делать запас длины сваи. Это ведет к перерасходу материала. Предложенный же петербуржскими учеными способ позволяет повысить несущую способность сваи, не изменяя расчётной схемы её взаимодействия с грунтом. При использовании такой технологии достаточно существующих сегодня методик расчёта, которые хорошо себя зарекомендовали за десятилетия их использования.

Изобретение приобретает дополнительную актуальность в условиях глобального потепления. Этот процесс оказывает значительное влияние на мерзлые грунты, поэтому повышать несущую способность свай в таких условиях крайне необходимо.

Наиболее эффективно способ может применяться в композитных и стальных сваях, прочность смерзания (адгезия) с мёрзлыми грунтами у которых меньше прочности смерзания бетона. Несущая способность сваи увеличивается за счёт повышения грубости боковой поверхности, то есть создания неровностей, обеспечивающих больший «зацеп».

На начальном этапе авторы разработки, ученые кафедры геотехники доцент Сергей Ланько и аспирант Андрей Бояринцев, искали замену имеющимся решениям: покрытию боковой поверхности сваи определённой смазкой или использованию полимерных рубашек. На данный момент для строительства различных сооружений на Крайнем Севере используется в основном сталь, а она подвержена коррозии, даже если окрашивать её каждые два года. Композитные материалы не нуждаются в покраске; при этом нанести на них покрытие, устойчивое к коррозии, ультрафиолету и перепадам температуры можно сразу на заводе-изготовителе. Именно поэтому Андрей Бояринцев и Сергей Ланько решили сделать полностью композитную сваю. На этом исследование не остановилось.

«Мы заинтересовались этой перспективной темой, потому что никто не занимался созданием композитной противопучинной сваи ни в России, ни за рубежом», – рассказал Андрей Бояринцев.

У композита есть особенность – низкая адгезия, что делает применение данных свай перспективным для защиты лёгких зданий от сил морозного пучения. По этой же причине несущая способность простых композитных свай в мёрзлых грунтах снижается. Поскольку их предполагается использовать в условиях вечной мерзлоты, необходимо обеспечить и проскальзывание, и "зацеп".

Авторы разработки знакомились с разными технологиями, позволяющими решить данную проблему, рассматривали все российские аналоги и зарубежный опыт.

Выяснилось, что их объединяет ряд недостатков: сложность расчета несущей способности сваи по грунту и высокая трудоёмкость изготовления сваи. В итоге учёные СПбГАСУ нашли технологию повышения адгезии, которая используется для увеличения «зацепа» композитной арматуры в бетоне при помощи песка. Таким образом, был найден и запатентован новый способ повышения несущей способности композитной сваи по грунту.

Повышение прочности смерзания грунта или грунтового раствора с боковой поверхностью сваи достигается созданием искусственной шероховатости на наружной поверхности сваи (1) с помощью материала (2), который формирует необходимую шероховатость (он может быть сыпучим). В качестве связующего материала (3) можно использовать, например, клей.

Разработка актуальна для условий Крайнего Севера в условиях вечной мерзлоты и талых грунтов. На изобретение зарегистрирован патент РФ № 2720595.

 

Популярное

  • Неделя

  • Месяц

  • Все