vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2021-23-3-155-166vestniktgasu-1011Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯBASES, FOUNDATIONS AND SUBSTRUCTURESМоделирование напряженно-деформированного состояния кирпичного здания повышенной этажности на монолитной фундаментной плите с контурными железобетонными сваямиStress-strain state finite element modeling of concrete foundation along the concrete pile perimeter of a multistory brick buildingЮщубеС. В.YushchubeS. V.

Ющубе Сергей Васильевич, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Sergei V. Yushchube, PhD, A/Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

sv@tsuab.ruПодшиваловИ. И.PodshivalovI. I.

Подшивалов Иван Иванович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Ivan I. Podshivalov, PhD, A/Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

ivanpodchivalov@list.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202127062021233155166Copyright © Ющубе С.В., Подшивалов И.И., 20212021Ющубе С.В., Подшивалов И.И.Yushchube S.V., Podshivalov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1011

Использование плитных фундаментов на естественном основании под кирпичными зданиями точечного типа с пространственной перекрестно-стеновой конструктивной системой может привести к появлению зоны предельного и упругопластического состояния основания по контуру монолитной фундаментной плиты и, как следствие, к недопустимым деформациям и перемещениям грунта.

Предложено исключить появление зоны предельного и упругопластического состояния основания с помощью контурных железобетонных свай путем изменения типа фундамента с плитного на плитно-свайный. Использование расчетной модели системы «основание – фундамент – здание» is performed in the MicroFe software package позволяет в единстве достаточно адекватно оценить напряженно-деформированное состояние основания, фундаментов и надземной части кирпичного здания повышенной этажности точечного типа в реальных инженерно-геологических условиях.

Расчетным путем установлено, что 46 % вертикальной нагрузки от здания воспринимают контурные железобетонные сваи, а 54 % приходится на монолитные фундаментные плиты.

Применение плитно-свайного фундамента позволило исключить недопустимые деформации основания и обеспечить выполнение нормативных требований.

The use of concrete foundations on a natural subgrade of brick buildings with a spatial cross-wall structural system can lead to its ultimate limit and elastoplastic states along the perimeter and, as a consequence, unallowable soil deformation and movement. The paper proposes to eliminate ultimate limit and elastoplastic states along the perimeter of concrete piles through the replacement of the foundation slab by the combined piled-raft foundation. The finite element modeling of the stress-strain state of the concrete foundation and the building superstructure of the base-foundation-building system is performed in the MicroFe software package allowing to appropriately estimate this state in real geotechnical conditions. According to calculations, 46 % of the vertical load of the building is taken by concrete piles along the perimeter, and 54 % of this load is taken by the concrete foundation. The use of the combined piled-raft foundation allows eliminating unallowable soil deformation of the foundation and provides meeting the standard requirements.

зданиефундаментная плитаоснованиесваямоделированиелинейный расчетнапряжениядеформацииперемещенияbuildingconcrete foundationbasepilemodelinglinear analysisstressstrainsoil movementReferencesШашкин К.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния основания фундаментов и здания с учетом их взаимодействия // Реконструкция городов и геотехническое строительство : интернет-журнал. 2001. № 4. С. 6.Shashkin K.G. Raschet napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya osnovaniya fundamentov i zdaniya s uchetom ikh vzaimodeistviya [Stress-strain state analysis of building foundations with regard to their interaction]. Rekonstruktsiya gorodov i geotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2001. No. 4. P. 6. (rus)Шулятьев О.А. Основания и фундаменты высотных зданий. Москва : Изд-во АСВ, 2018. 392 с.Shulyat'ev O.A. Osnovaniya i fundamenty vysotnykh zdanii [Bases and foundations of highrise buildings]. Moscow: ASV, 2018. 392 p. (rus)Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Кузнецов Е.Н. О современных проблемах расчета высотных зданий из монолитного железобетона // Бетон и железобетон – пути развития : научные труды II Всерос. (Междунар.) конф. В пяти книгах. Т. 1. Пленарные доклады. Москва, 2005. С. 149–166.Karpenko N.I., Karpenko S.N., Kuznetsov E.N. O sovremennykh problemakh rascheta vysotnykh zdanii iz monolitnogo zhelezobetona [Modern problems of structural analysis of high-rise building of insitu reinforced concrete]. In: II Vseros. (Mezhdunar.) konf. “Beton i zhelezobeton – puti razvitiya”, v pyati knigakh. (Proc. 2nd Int. Sci. Conf. ‘Concrete and Reinforced Concrete – Glance at Future’), in 5 vol., Moscow, 2005. V. 1. Pp. 149–166. (rus)Шулятьев О.А. Фундаменты высотных зданий // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2014. № 4. С 203–245.Shulyat'ev O.A. Fundamenty vysotnykh zdanii [Foundations of high-rise buildings]. Vestnik PNIPU. Stroitel'stvo i arkhitektura. 2014. No. 4. Pp. 203–245. (rus)Hanish J., Katzenbah R., Konig G. Kombinirte Pfahl-Plattengrundunggen. Berlin : Ernst und Sohn, 2002. 222 p.Hanisch J., Katzenbach R., König G. Kombinierte Pfahl-Plattengründung. Berlin: Ernst und Sohn, 2002. 222 p.Ладыженский И.Г., Сергиенко А.В. Опыт проектирования свайных и свайно-плитных фундаментов на участке 16 ММДЦ «Москва-Сити» // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 10. С. 46–54.Ladyzhenskii I.G., Sergienko A.V. Opyt proektirovaniya svainykh i svaino-plitnykh fundamentov na uchastke 16 MMDTs Moskva-Siti [Experience in designing pile and pile-plate foundations on Section 16 of the Moscow International Business Center in Moscow City]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 10. Pp. 46–54. (rus)Самородов О.В. Новая конструкция плитно-свайного фундамента // Вестник Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры. 2016. № 1 (214). С. 58–65.Samorodov O.V. Novaya konstruktsiya plitno-svainogo fundamenta [New design of slab pile foundation]. Vestnik Pridneprovskoi gosudarstvennoi akademii stroitel'stva i arkhitektury. 2016. No. 1. Pp. 58–65. (rus)Тер-Мартиросян З.Г., Уинь Туан Вьет. Взаимодействие свай большой длины с массивом грунта в составе плитно-свайного фундамента // Вестник МГСУ. 2012. № 3. С. 74–78.Ter-Martirosyan Z.G., Uin Tuan Viet. Vzaimodeistvie svai bol'shoi dliny s massivom grunta v sostave plitno-svainogo fundamenta [Long pile-soil interaction in slab-pile foundation]. Vestnik MGSU. 2012. No. 3. Pp. 74–78. (rus)Малышкин А.П., Есипов А.В. Численные исследования взаимного влияния свай в группах // Академический вестник УралНИИПроект РААСН. 2017. № 2. С. 86–89.Malyshkin A.P., Esipov A.V. Chislennye issledovaniya vzaimnogo vliyaniya svai v gruppakh [Numerical analysis of mutual influence of piles in groups]. Akademicheskii vestnik Ural- NIIProekt RAASN. 2017. No. 2. Pp. 86–89. (rus)Знаменский В.В., Рузаев А.М., Полынков И.Н. Взаимодействие низкого ростверка со сваями // Вестник МГСУ. 2008. № 2. С. 48–50.Znamenskii V.V., Ruzaev A.M., Polynkov I.N. Vzaimodeistvie nizkogo rostverka so svayami [Interaction between low raft foundation and piles]. Vestnik MGSU. 2008. No. 2. Pp. 48–50. (rus)Ефимов В.О. Метод эффективного размещения свай в составе свайно-плитного фундамента // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 1 (78). С. 111–115.Efimov V.O. Metod effektivnogo razmeshcheniya svai v sostave svaino-plitnogo fundamenta [Efficient pile arrangement as part of pile foundation]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2020. V. 1. No. 8. Pp. 111–115. (rus)Poulos H.G. Piled raft foundations: Design and applikations // Geotechigue. 2001. I. 51. № 2. P. 95–113.Poulos H.G. Piled raft foundations: Design and applications. Geotechique. 2001. V. 51. No. 2. Pp. 95–113.Mandolini A., Laora R.D., Massarucci Y. Rational Pesingn of Piled Raft // Procedia Engineering. 2013. I. 57. P. 45–52.Mandolini A., Laora R.D., Massarucci Y. Rational design of piled raft. Procedia Engineering. 2013. No. 57. Pp. 45–52.Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Взаимодействие здания и основания: методика расчета и практическое применение при проектировании / под ред. В.М. Улицкого. Санкт-Петербург : Стройиздат СПб, 2002. 48 с.Shashkin A.G., Shashkin K.G. Vzaimodeistvie zdaniya i osnovaniya: metodika rascheta i prakticheskoe primenenie pri proektirovanii [Interaction of building and foundation: Design methodology and practical application], V.M. Ulitskii, ed., Saint-Petersburg: Stroiizdat, 2002. 48 p. (rus)Ющубе С.В., Подшивалов И.И., Филиппович А.А., Тряпицин А.Е. Моделирование напряженно-деформированного состояния кирпичного здания повышенной этажности на свайном фундаменте // Вестник гражданских инженеров. 2018. № 4 (69). С. 72–77.Yushchube S.V., Podshivalov I.I., Filippovich A.A., Tryapitsin A.E. Modelirovanie napryazhenno- deformirovannogo sostoyaniya kirpichnogo zdaniya povyshennoi etazhnosti na svainom fundamente [Stress-strain state modeling of high-rise brick building on pile foundation]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov, 2018. No. 4 (69). Pp. 72–77. (rus)Ющубе С.В., Подшивалов И.И. Моделирование напряженно-деформированного состояния свайного фундамента с плитным ростверком высотного здания с учетом недопогружения свай // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 2. С. 145–161.Yushchube S.V., Podshivalov I.I. Modelirovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya osnovaniya kirpichnogo zdaniya povyshennoi etazhnosti na monolitnoi fundamentnoi plite [Stress-strain state finite element modeling of concrete foundation of a multistory brick building]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2021. V. 23. No. 1. Pp. 145–161. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.