Андрей Григорьевич Алексеев, д-р техн. наук, доцент, руководитель центра геокриологических и геотехнических исследований; заместитель генерального директора по научной работе; профессор кафедры механики грунтов и геотехники
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация; 2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428, Российская Федерация; Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация
e-mail: adr-alekseev@ya.ru
Andrey G. Alekseev, Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Center for Geocryological and Geotechnical Research; Deputy Director General for Research, JSC Research Center of Construction; Professor, Department of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation; 2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428, Russian Federation; Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation
e-mail: adr-alekseev@ya.ru
Светлана Александровна Виноградова*, младший научный сотрудник лаборатории механики мерзлых грунтов и расчета оснований № 8 центра геокриологических и геотехнических исследований; аспирант кафедры механики грунтов и геотехники
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация; Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация
e-mail: lana_vinogradovaa@list.ru
Svetlana A. Vinogradova*, Junior Researcher, Laboratory of Frozen Soil Mechanics and Calculation of Foundations No. 8, Center for Geocryological and Geotechnical Research; Graduate Student, Department of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation; Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation
e-mail: lana_vinogradovaa@list.ru
Введение. Перспективным направлением в настоящий момент является использование в качестве фундаментов многолопастных винтовых свай. Однако существует ряд проблем для активного их внедрения в строительство, одной из которых является ограничение применения нормативной методики определения несущей способности винтовых свай. Для решения указанной проблемы необходимо изучение характера взаимодействия различных типов винтовых свай с различными разновидностями дисперсных грунтов, с дальнейшей разработкой методики расчета по несущей способности и деформациям и установлением конструктивных требований.
Цель. Изучение работы двух- и трехлопастных винтовых свай на опытной площадке г. Дзержинска с песчаным основанием при действии сжимающей и выдергивающей нагрузок и оценка эффективности применения данных свай в песчаных грунтах с определением их несущей способности.
Материалы и методы. Оценивались результаты полевых испытаний и численного моделирования многолопастных винтовых свай различных типоразмеров в специализированном геотехническом комплексе Plaxis 2D с использованием упругопластической модели грунта Кулона – Мора.
Результаты. По результатам экспериментальных исследований для многолопастных винтовых свай разница между значениями несущей способности на вдавливающую и выдергивающую нагрузки составляет 50–90 % при одинаковой глубине заложения последней лопасти. При увеличении типоразмера трехлопастной сваи на 30 % несущая способность возрастает на 8 %, а при увеличении на 70 % она возрастает на 57 %, при этом при увеличении типоразмера двухлопастной сваи на 48 % несущая способность возрастает на 5 %. Полученные по итогам численных расчетов значения несущей способности многолопастной винтовой сваи в основном находятся в пределах допустимого отклонения, обеспечивая запас до 30 %.
Выводы. На основе анализа опытных данных сделан вывод, что рациональным конструктивным решением в песчаных грунтах является применение винтовых металлических двухлопастных свай с шагом лопасти 5,0D и соотношение d/D, равное 0,66. При определении несущей способности многолопастной винтовой сваи численным методом рекомендуется учитывать разрыхление грунтов при прорезке его лопастями сваи или при нарушении технологии их устройства.
Introduction. Foundations made of multi-blade screw piles represent a promising direction in construction. However, one of the difficulties preventing their wide spread in construction involves the limits of the standard methodology for determining the bearing capacity of screw piles. This problem can be solved based on a study of interaction between various types of screw piles and dispersed soils, followed by the development of a method for calculating bearing capacity and deformations, as well as establishing design requirements.
Aim. To study the interaction of two- and three-bladed screw piles at a test site in Dzerzhinsk, Russian Federation, with a sandy base under the action of pressing and pulling loads; to assess the effectiveness of these piles in sandy soils based on their bearing capacity.
Materials and methods. We use the Plaxis 2D specialized geotechnical complex with the Coulomb-Mohr elastic-plastic soil model to assess the results of field tests and numerical simulation for multi-blade screw piles of various sizes.
Results. Experimental studies of multi-blade screw piles have demonstrated 50–90 % difference between the bearing capacity for pressing and pulling loads at the same depth of the last blade. At an increase in the size of a three-blade pile by 30 and 70 %, the bearing capacity increases by 8 and 57 %, respectively; an increase in the size of a two-blade pile by 48 % increases the bearing capacity by 5 %. The numerically calculated values of the bearing capacity for a multi-blade screw pile are generally within the permissible deviation with 30 % margin.
Conclusions. The analysis of experimental data proves that screw two-blade metal piles with a blade pitch of 5.0D and d/D ratio of 0.66 represents an appropriate design solution for sandy soils. The numerical determination of bearing capacity for a multi-blade screw pile should take into account the loosening of soils cut through with pile blades, as well as the violation of the installation technology.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.