Программа экспериментальных исследований работы свайного поля в однородном основании

Введение. Рассматривается программа экспериментальных исследований на основе численного моделирования работы свайного поля в однородном песчаном основании. Актуальность обусловлена необходимостью повышения надежности и безопасности свайных фундаментов, широко применяемых в современном строительстве. Исследование направлено на устранение существующих пробелов в предсказании взаимодействия свай с однородным грунтом. Разработана и апробирована программа экспериментов, включающая моделирование и натурные испытания. Полученные результаты позволили предложить новые подходы к расчету свайных полей, что имеет значительную научную и практическую ценность для строительной отрасли.

Материалы и методы. Использованы данные научных публикаций, нормативных документов, проектных материалов и результатов экспериментов. Применены методы системного анализа, моделирования, а также экспериментальные и статистические подходы. Эти методы дали возможность получить новые сведения и внести коррективы в расчетные методы свайных фундаментов.

Результаты. Разработана численная модель экспериментальных исследований, проанализированы различные методы расчета свайных фундаментов, разработана модель стенда для проведения опытов, создана поэтапная программа выполнения эксперимента.

Выводы. Результаты исследования работы свайного поля в однородном основании обладают высокой научной и практической ценностью. Разработанная математическая модель и экспериментальные данные позволили более точно описать распределение нагрузок и деформаций в свайном поле, что является значительным вкладом в теорию расчета свайных фундаментов. Полученные результаты подтверждают необходимость и важность пересмотра существующих методов расчета свайных фундаментов. Их внедрение в строительную практику и образовательные программы даст возможность повысить надежность и эффективность строительства, а также создать базу для дальнейших исследований в данной области.

1. Qi Z., Wei T., Wang C., Wang F., Wang Y., Wang J. et al. Numerical Study on Pile Group Effect and Carrying Capacity of Four-Barreled Suction Pile Foundation under V-H-M Combined Loading Conditions // Processes. 2022. Vol. 10. P. 2459. DOI: 10.3390/pr10112459

2. Ma B., Cai K., Guo J., Li Z., Hu Z., Chen Q. et al. Theoretical Analysis on the Vertical Bearing Characteristics of Pile Foundations Containing Sediment Defects // Lithosphere. 2022. Vol. 2021. Issue Special 1. P. 9150985. DOI: 10.2113/2022/9150985

3. Шулятьев О.А. Основные принципы расчета и конструирования плитных и свайных фундаментов высотных зданий : дис. … д-ра техн. наук. 2019. 352 с.

4. Sall O.A., Sarr D., Ba M., Tchakou A.E. Numerical Modeling of the Behavior of a Pile Foundation under Axial Load with Ansys // American Journal of Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 7. Issue 1. Pp. 12–20. DOI: 10.12691/ajmse-7-1-3

5. Tiwari A., Dindorkar N., Kaur S. Bibliometric and Knowledge Network of Global Research on Pile Foundations : a Review of Recent Developments // Sustainability. 2023. Vol. 15. Issue 14. P. 11108. DOI: 10.3390/su151411108

6. Sobolev E.S., Berezin E.K., Kechina T.V. Comparative analysis of the dynamic stability of a multistorey building with different base arrangements // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1928. Issue 1. P. 012018. DOI: 10.1088/1742-6596/1928/1/012018

7. Нуждин Л.В., Михайлов В.С. Численный расчет свайного поля с учетом динамических воздействий // Construction and Geotechnics. 2023. Т. 14. № 2. C. 22–36. DOI: 10.15593/2224-9826/2023.2.02

8. Chen K. On the Influence of Pile Foundation Settlement of Existing High-Rise Buildings on the Surrounding Buildings // Advances in Civil Engineering. 2021. Vol. 2021. Issue 1. DOI: 10.1155/2021/5560112

9. Боков И.А., Федоровский В.Г. Взаимовлияние свай через грунт: сравнение аналитических и численных оценок // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 10. C. 26–30.

10. Tan Y.C., Chow C.M., Gue S.S. Piled raft with different pile length for medium-rise buildings on very soft clay // Proceedings of the sixteenth International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 2005. Pp. 2045–2049.

11. Huded P.M., Dash S.R. Pile foundation in alternate layered liquefiable and non-liquefiable soil deposits subjected to earthquake loading // Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2024. Vol. 23. Issue 2. Pp. 359–376. DOI: 10.1007/s11803-024-2241-0

12. Пушкарев И.А., Мусина Э.М., Тратканова А.А. Программные технологии как средство повышения производительности проектирования и оптимизации конструкций в области строительной механики // Construction and Geotechnics. 2024. Т. 15. № 1. C. 17–32. DOI: 10.15593/2224-9826/2024.1.02

13. Скибин Г.М., Дереховский В.М. Эффективность использования несущей способности свай при формировании свайного поля плитно-свайного фундамента 21-этажного жилого дома // Construction and Geotechnics. 2023. Т. 14. № 3. C. 24–36. DOI: 10.15593/2224-9826/2023.3.03

14. Espinoza J.P., Tamayo J.P. Numerical simulation and parametric study of pile groups under lateral loads // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2023. Vol. 45. Issue 7. DOI: 10.1007/s40430-023-04285-9

15. Скибин Г.М., Чутченко С.Г. Оценка эффективности параметров свайных фундаментов на стадии проектирования // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении : мат. Науч.-техн. конф. 2022. С. 224–228.

16. Нуждин Л.В., Михайлов В.С. Численное моделирование свайных фундаментов в расчетно-аналитическом комплексе SCAD office // Construction and Geotechnics. 2018. Т. 9. № 1. C. 5–18. DOI: 10.15593/2224-9826/2018.1.01

17. Федоровский В.Г., Бобырь Г.А., Боков И.А., Ильин С.В. Применение метода конечных элементов в геотехнических расчетах по первому предельному состоянию // Вестник НИЦ Строительство. 2019. Т. 20. № 1. С. 102–112.

18. Bull J.W. Numerical analysis and modelling in geomechanics. Boca Raton : CRC Press, 2014. 397 p.

19. Боков И.А. Расчет осадок свайных фундаментов со сваями различной длины : дис. ... канд. техн. наук. М., 2020. 148 с.

20. Liu X., Cheng G., Wang B., Lin S. Optimum Design of Pile Foundation by Automatic Grouping Genetic Algorithms // ISRN Civil Engineering. 2012. Vol. 2012. Pp. 1–16. DOI: 10.5402/2012/678329