1462

ского листа работает совместно с грунтом. Грунт воспринимает часть нагрузки – сжимающие усилия и обеспечивает прочность всей конструкции в целом.

В строительной сфере эксплуатирование гофрированных конструкций, выполненных из металла, насчитывает более 100 лет [2]. Широкое использование гофрированные трубы нашли в условиях прокладки Байкало-Амурской магистрали. Эта железная дорога в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке – одна из крупнейших железнодорожных магистралей в мире, строилась с большими перерывами с 1938 по 1984 г.

Гофрированные металлические конструкции изготавливаются по двум технологиям:

1. Сборные металлические гофрированные конструкции. Сборные металлические гофрированные конструкции (СМГК) –

оболочки различного очертания, собранные из гофрированных листов с помощью высокопрочных болтов.

Основные очертания СМГК:

–круглые;

–эллиптические;

–полицентрические;

–арочные.

Основные элементы конструкции МГТ представлены на рис. 1. Несущий элемент – это лист, имеющий волну-гофр синусоидального профиля. Материал – сталь. Профиль изготавливается по принципу холодного штампования, проката. По форме – изогнутый по радиусу

или плоский.

Рис. 1. Основные элементы конструкции МГТ: m – длина прямой вставки, мм; α – угол, составленный между касательными к кривой, град; t – толщина листа, мм; H – высота гофра, мм; R – радиус дуги гофра, мм; λ – ширина гофра, мм;

В– ширина листа, мм; Ш – шаг крепления, мм

Внастоящее время наиболее популярными на российском рынке являются следующие гофры: 130×32,5, 150×50, 200×55 и 381×140 мм.

421

Параметры гофра в основном зависят от геометрии сооружений. Гофрированные листы изготавливают из стали для обычного исполнения – 03пс и стали для северного исполнения – 09Г2. Выбор стали зависит от территории применения. Базовое антикоррозионное покрытие СМГК – это горячее оцинкование, толщина покрытия не менее 80 мкм. Как более прогрессивные, устойчивые к истиранию и внешним воздействиям, а также не требующие гидроизоляционной защиты, применяют полимерные покрытия HDPE.

В России разработано несколько типовых проектов для проектирования водопропускных труб круглого сечения на автомобильных дорогах из СМГК с двумя типами гофра 130×32,5 и 150×50 мм. Типовые проекты облегчают процесс внедрения и проектирования гофрированных конструкций.

2. Спиральновитые гофрированные металлические трубы (СГМТ). В основном СГМТ изготавливают из оцинкованной рулонной стали. Диапазон значений толщины листов от 1,5 до 3,5 мм. Также возможно применение покрытия пленкой из полиэтилена (HDPE) толщиной 250 мкм. Процесс изготовления СМГТ представляет собой непрерывную формовку рулонного листа при производстве гофрирования и спиральной навивки трубы в диапазоне значений диаметра от 0,5 до 3,6 м. Трубы могут быть изготовлены неограниченной длины, но из-за ограничения длины транспортного средства при перевозке секции изготавливаются длиной до 13,5 м. При необходимости большей общей длины секции стыкуются между собой посредством бандажа. Наиболее широко применяемые диаметры таких конструкций в дорожном строи-

тельстве – 0,5–2,0 м.

Основные области применения:

–водопропускные сооружения в полотне автомобильных дорог;

–экологические коридоры;

–лавинозащитные галереи;

–строительство инженерных сооружений, таких как путепроводы, скотопрогоны, пешеходные и транспортные тоннели;

–ремонт и реконструкция эксплуатируемых водопропускных сооружений методом гильзования.

Законченные сооружения гармонично вписываются как в урбанистическую застройку, так и в природный ландшафт.

Примеры использования гофрированных металлических конструкций представлены на рис. 2.

422

– способность адаптироваться к изменениям грунта;

–удобство и выгода в транспортировке;

–существенно более низкая стоимость;

–привлекательный внешний вид;

–средний срок службы 70–75 лет. Недостатки:

–сложность конструирования в расчетных программах;

–слабая нормативная база для проектов;

–недостаточное отражение норм в регламентах;

–высокие затраты времени инженера;

–ненадежная защита сооружения от размыва.

Сравнение возможностей отечественной и зарубежной продукции

При соотнесении возможностей сооружений отечественного проектирования с зарубежными были установлены значительные различия:

1.Различная максимальная высота насыпи при равных значениях толщины стен листа. Трубы, изготовленные за границей, могут выдержать вес наибольших значений высоты насыпей при марках сталей даже менее прочных, чем отечественные.

2.Различие в порядке расчетов МГК. В нашей стране расчет ведется по ВСН 176–78 «Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб» с учетом ОДМ 218.2.001–2009 ФДА «Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий» при помощи формул, которые содержат множество эмпирических коэффициентов.

3.Различное определение давления от временной нагрузки. При сумме значений давления на свод трубы при минимальных значениях высоты засыпок интенсивность зарубежной нормативной нагрузки выше, чем аналогичной отечественной.

4.Несущая способность стыка элементов МГК, рассчитанного по отечественным нормам, вдвое меньше заявленной в иностранных рекомендациях.

Таким образом, рациональным решением для стимулирования строительства МГК было бы создание переработанной инструкции ВСН 176–78 «Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб».

424

УДК 69.059.72

ВДАВЛИВАНИЕ СОСТАВНЫХ СВАЙ, АРМИРОВАННЫХ СТЕКЛОВОЛОКНОМ, ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ

И УСИЛЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ

А.С. Нестеров, О.А. Губская

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, Омск, Россия

Рассмотрены конструкции составных свай, применяемые для погружения методом вдавливания при реконструкции и усилении фундаментов и оснований. Уделено внимание вопросам анализа существующих технических решений.

Ключевые слова: фундамент, основание, реконструкция, усиление, домкрат, погружение свай, метод вдавливания, технология, эффективность.

При серьезном анализе опыта реконструкции зданий и сооружений необходимо констатировать, что применение забивных способов погружения свай в грунты как внутри реконструируемых зданий, так и вблизи от них может причинить непоправимый вред данным сооружениям, вызвать неравномерную осадку фундаментов. Статические методы погружения обладают значительным преимуществом по сравнению с такими, как буровые и иньекционные методы [1].

Неоспоримым достоинством вдавливания является отсутствие динамических нагрузок на сваю и фундаменты окружающих зданий и сооружений, что исключает осадку, трещины, разрушения и тому подобное, отпадает необходимость в усиленном армировании ствола сваи, класс бетона для вдавливаемых свай может быть значительно снижен [2].

За рубежом широкое распространение получило вдавливание свай типа «Мега», которые называются многосекционными, так как состоят из сборных коротких элементов, как правило, железобетонных круглого или квадратного сечения. Секции свай последовательно стыкуют по мере вдавливания домкратом до той длины, при которой обеспечивается требуемое предельное сопротивление либо достигается контрольная величина фактического отказа сваи. Упорным элементом домкрата может служить подошва существующего фундамента, специальная упор-

426

ная продольная железобетонная балка или инвентарное упорное устройство (рис. 1) [3].

а б в

Рис. 1. Варианты усиления фундаментов сваями вдавливания «Мега»: а – за счет упора домкрата в перекрытие подвала; б – за счет упора домкрата в усиливаемый фундамент; в – за счет анкеровки вдавливающего механизма в монолитный «ростверк»; 1 – головной элемент; 2 – рядовой элемент; 3 – нижний элемент

Влаборатории геотехники и фундаментостроения ФБГОУ ВПО СибАДИ разработана технология усиления фундаментов методом статического вдавливания составных свай оригинальной конструкции, имеющих армирование из стекловолокна и ствол из бетона с низким содержанием цемента или пескобетона.

Вкачестве арматуры предлагается использовать арматурные стержни из стекловолокна (рис. 2) и стеклоткань, обладающую высокими прочностными свойствами, выдерживающими довольно значительные напряжения на растяжение (таблица).

Рис. 2. Арматурные стержни из стекловолокна

427

Основные физико-механические свойства арматурных стержней из стекловолокна и стали

Арматура из стекловолокна является экологически чистым продуктом, устойчива к коррозии, не проводит тепло, является диэлектриком, и стекловолокно, перенося свои качества на изготовленные из него изделия, обеспечивает безопасность ведения технологического процесса1.

Проблема усиления подземной части зданий и сооружений практически всегда представляет собой сложную инженерно-техническую задачу. Особую технологическую сложность приобретают эти работы в центральной части города, имеющей объекты культурно-историче- ского наследия, а также археологические объекты. Часто бывает необходима комплексная оценка технического состояния как конструкций здания, так и инженерно-геологических особенностей грунтов основания. С каждым годом увеличивается число объектов, к производству работ по реконструкции которых предъявляются повышенные требования. К этому необходимо прибавить ужесточение комплекса экологических и природоохранных требований.

В этом отношении система усиления фундаментов реконструируемых объектов с применением свай, погружаемых методом вдавливания, выгодно отличается от других технологий. Одно из главных ее преимуществ заключается в том, что после завершения работ по вдавливанию известна несущая способность свай.

Кроме того, при вдавливании свай грунт в основании сооружения (в межсвайном пространстве) уплотняется, что приводит к увеличению его модуля деформации, а следовательно, к снижению осадок сооружения. Другими бесспорными преимуществами погружения свай вдавливанием являются следующие: отсутствие динамических воздействий на

1 Online resource www. experttrub.ru

428

грунт; контроль усилия нагружения каждой сваи; бесшумность и экологическая безопасность работ; возможность устройства свай без выемки грунта [4].

Опыт работ по усилению фундаментов и оснований показывает перспективность применения вдавливания многосекционных свай для усиления фундаментов реконструируемых и аварийных зданий, а также для устройства новых фундаментов стен и оборудования в стесненных условиях.

Список литературы

1.Магнушев Р.А., Ершов А.В., Осокин А.И. Современные свайные технологии: учеб. пособие / СПбГАСУ. – М.: АСВ, 2007. – 160 с.

2.Савинов А.В. Применение свай, погружаемых вдавливанием, для усиления и устройства фундаментов в условиях реконструкции исторической застройки г. Саратова / СГТУ. – Саратов, 2000. – 124 с.

3.Конаш В.М. Современные технологии усиления оснований и фундаментов // Архитектура и строительство России. – 2008. – № 6. –

С. 36–39.

4.Нестеров А.С., Тишков Е.В., Мельник О.И. Усиление фундаментов стен памятников архитектуры с применением метода вдавливания //

Вестник СибАДИ. – 2012. – Вып. № 3(25). – С. 57–62.

Об авторах

Нестеров Андрей Сергеевич (Омск, Россия) – кандидат технических наук, доцент, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (644010, г. Омск, пр. Мира, 5; e-mail: kaf_igof@ sibadi.org_).

Губская Оксана Андреевна (Омск, Россия) – магистрант, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (644010, г. Омск,

пр. Мира, 5; e-mail: e-mail: kaf_igof@sibadi.org_).

429

УДК 624.042

ПРИМЕНЕНИЕ БИОНИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВ

И.Г. Овчинников1, А.Б. Караханян2

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия 2Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Россия

На примере пешеходных мостов рассматриваются современные тенденции в развитии мостостроения. К ним относятся: использование бионического подхода к формообразованию мостовых конструкций, современные методы расчетного анализа и моделирования поведения конструкций, позволяющие рассчитывать конструкции сложной пространственной формы, применение современных высокопрочных материалов, экологически рациональное проектирование.

Ключевые слова: пешеходные мосты, технологии мостостроения, бионический подход, уникальные мосты, экологически рациональное проектирование.

История мостостроения началась именно с пешеходных мостов. Впервые необходимость преодолевать естественные препятствия появилась в древнем мире, когда человеку было необходимо перебраться на противоположный берег ручья. По сути, бревно, перекинутое через небольшой ручей древними людьми, и есть прародитель современных мостов, как пешеходных, так и всех остальных. Изобретательность человека не остановилась на бревне, следом появились висячие мосты из лиан, мосты из естественного камня. Эти конструктивные решения принимались лишь на основе интуиции, а материал для сооружения таких мостов был вполне доступен.

Совершенствование в технологии мостостроения достигалось сразу на нескольких фронтах. Внедрение инновационных решений в мостостроительной индустрии, достижения в теории мостостроительных конструкций, технический прогресс в сфере оборудования для строительства мостов, а также внедрение и улучшение прочностных и других показателей новых строительных материалов сыграли свою роль в развитии технологии мостостроения. Но при этом нельзя не отметить, что

430