Расчет надежности свай-стоек с учетом сил трения-сцепления на поверхности сваи

Введение.

Работа свай-стоек в грунте основания фундамента и метод их расчета на надежность как меры эксплуатационной безопасности отдельного несущего элемента в свайном основании требуют уточнения и дальнейшего развития. Недостатком существующего расчета на надежность сваи-стойки по несущей способности грунта основания является неучет в ее работе грунта основания выше скального или малосжимаемого слоя грунта во всех случаях в соответствии с СП 24.13330.2011. Учет несущей способности этого слоя грунта в работе сваи-стойки на восприятие нагрузки (с учетом веса сваи) может повысить ее надежность по критерию несущей способности грунта основания в комплексе с работой грунта под нижним концом сваи.

Материалы и методы.

Рассмотрены сваи-стойки из любых применяемых материалов, методы расчетов их надежности построены на основе теории возможностей в связи с ограниченностью по объему статистической информации о контролируемых параметрах в расчетной модели предельного состояния по несущей способности грунта основания.

Результаты.

Представлена расчетная формула для определения надежности значения безотказной работы сваи-стойки в грунте основания по несущей способности грунта. Расчет надежности сваи по несущей способности сваи (по прочности материала) приведен в ссылках на литературу. Указано на определение надежности сваи-стойки по обоим критериям работоспособности как последовательной механической системы в понятиях теории надежности.

Выводы.

Разработан метод расчета надежности свай-стоек по несущей способности грунта основания под нижним концом сваи и по ее длине для количественной оценки безопасности ее эксплуатации на стадии проектирования объекта со свайным основанием, созданы предпосылки для дальнейших исследований работы свай-стоек и разработки норм проектирования различных свай по материалу, работе, способам погружения в грунт и т.д.

1. Mayer M. Die Sicherhait der Baiwerkr und ikr Berechnung nach Cranzkraf statt nach Zalassigen Spannungen // Springer Verlag. 1926. Pp. 111-126.

2. Стрелецкий Н.С. Метод расчета конструкций зданий и сооружений по предельным состояниям, применяемыq в СССР, и основные направления его применения к строительным конструкциям. М. : Стройиздат, 1961. 34 с.

3. Ржаницин А.Р. Теория надежности строительных конструкций на надежность. М. : Стройиздат, 1978. 239 с.

4. Bolotin V.V. Statistical methods in structural mechanics. San Francisco: Holden-Day Inc., 1969. 240 p.

5. Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций. М. : Стройиздат, 1994. 288 с.

6. Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. М. : Изд. ACB, 1998. 304 с.

7. Клевцов В.А. Вопрос проектирования конструкции с использованием теории надежности // Бетон и железобетон. 2009. № 2. С. 9-13.

8. Уткин В.С. Расчет надежности железобетонных свай-стоек в основаниях фундаментов // Строительство: наука и образование. 2018. Т. 8. Вып. 3 (29). С. 24-34. DOI: 10.22227/2305-5502.2018.3.2

9. Jayasinghe L.B., Zhou H.Y., Goh A.T.C., Zhao Z.Y., Gui Y.L. Pile response subjected to rock blasting induced ground vibration near soil-rock interface // Computers and Geotechnics. 2017. Vol. 82. Pр. 1-15. DOI: 10.1016/j.compgeo.2016.09.015

10. Lui J.L., Qui M.B., Qui R.D. A layerwise summation method for settlement calculation of pile group based on the homogenized Mindlin stress // China Civil Engineering Journal. 2014. 118-127.

11. Fattahi H. Applying Rock Engineering Systems to Evaluate Shaft Resistance of a Pile Embedded in Rock // Geotechnical and Geological Engineering. 2018. Vol. 36. Issue 5. Pp. 3269-3279. DOI: 10.1007/s10706-018-0536-5

12. Kumar S., Priya H. Comparative study and analysis of the lateral and vertical loads of pile foundation // International Journal of Engineering Trends and Technology. 2017. Vol. 45. Issue 4. Pp. 153-157. DOI: 10.14445/22315381/ijett-v45p233

13. Уткин В.С. Работа висячих свай в грунте основания и их расчет по осадке // Вестник МГСУ. Строительство и архитектура. 2018. Т. 13. Вып. 9. С. 1125-1132. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.9.1125-1132

14. Haberfield C.M., Lochaden A.L. Analysis and design of axially loaded piles in rock // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Pp. 13-18. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.10.001

15. Serrano A., Olalla C., Galindo R.A. Shaft resistance of a pile in rock based on the modified Hoek-Brown criterion // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Vol. 76. Рp. 138-145. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.03.007

16. Dai G., Salgado Ro., Gong W., Zhu M. The effect of sidewall roughness on the shaft resistance of rock-socketed piles // Acta Geotechnica. 2017. Vol. 12. Issue 2. Рp. 429-440. DOI: 10.1007/s11440-016-0470-8

17. Oduah F., M. Hesham El Naggar, Norlander G. Unified system reliability approach for single and group pile foundations - Theory and resistance factor calibration // Computers and Geotechnics. 2019. Vol. 108. Pp. 173-182. DOI: 10.1016/j.compgeo.2018.12.003

18. Terzaghi K., Peck R.B., Mesri G. Soil mechanics in engineering practice. John Wiley & Sons, 1996. 592 p.

19. Jayasinghe L.B., Zhao Z.Y., Goh A.T., Zhou H.Y. A field study on pile response to blast-induced ground motion // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2018. Pp. 568-575. DOI: 10.1016/j.soildyn.2018.08.008

20. Dubois D., Prade H. Possibility theory. New York : Plenum Press, 1988. 411 p.

21. Alshenawy A., Hamid W., Alnuaim A. Skin friction behavior of pile fully embedded in limestone // Arabian Journal of Geosciences. 2018. Vol. 11. Issue 2. P. 37. DOI: https://doi.org/10.1007/s12517-018-3386-9

22. Leung Y.F., Lo M.K. Probabilistic assessment of pile group response considering superstructure stiffness and three-dimensional soil spatial variability // Computers and Geotechnics. 2018. Vol. 103. Pp. 193-200. DOI: 10.1016/j.compgeo.2018.07.010

23. Huang J., Kelly R., Li D., Zhou C., Sloan S. Updating reliability of single piles and pile groups by load tests // Computers and Geotechnics. 2016. Vol. 73. Рp. 221-230. DOI: 10.1016/j.compgeo.2015.12.003

24. Уткин В.С. Расчет надежности висячих железобетонных свай в грунте основания // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. № 1. С. 31-36.

25. Уткин В.С., Соловьев С.А., Каберова А.А. Значение уровня среза (риска) при расчете надежности несущих элементов возможностным методом // Строительная механика и расчет сооружений. 2015. № 6 (263). С. 63-67.

26. Zaden L.A. Fuzzy sets as a basis for a theory of possibility // Fuzzy sets and systems. 1978. Vol. 1. Pp. 3-28.

27. Козачек В.Г., Нечаев Н.В., Нотенко С.Н. и др. Обследование и испытание зданий и сооружений : учеб. для вузов / под ред. В.И. Римшина. 3-е изд., стер. М. : Высшая школа, 2007. 655 с.