Андрей Бояринцев и Сергей Ланько

Учёные кафедры геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, аспирант Андрей Бояринцев и доцент Сергей Ланько, разработали новый способ повышения несущей способности композитной сваи по грунту. На изобретение зарегистрирован патент РФ № 2720595.

Разработка позволяет достигать высоких значений несущей способности сваи при её применении в условиях многолетнемёрзлых грунтов. Наиболее эффективно применение разработки в композитных и стальных сваях, прочность смерзания (адгезия) с мёрзлыми грунтами у которых меньше прочности смерзания бетона.

Андрей Бояринцев заинтересовался темой создания композитной противопучинной сваи на втором курсе магистратуры в рамках своей выпускной квалификационной работы. Он подчёркивает, что ранее никто не занимался этой проблемой ни в России, ни в мире в целом. Его работой руководил Сергей Ланько.

«На начальном этапе мы просто искали замену имеющимся решениям: покрытию боковой поверхности сваи определённой смазкой или использованию полимерных рубашек. Позднее мы решили сделать полностью композитную сваю. К тому же наш коллега, доцент кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей Александр Владимирович Квитко, уже занимался винтовыми сваями, в которых основной ствол был сделан из композита. Мы их доработали», – отметил Сергей Ланько.

Основной материал для строительства различных сооружений на Крайнем Севере – сталь, а она подвержена коррозии, даже если красить её каждые два года. Композитные материалы не нуждаются в покраске; при этом нанести на них покрытие, устойчивое к коррозии, ультрафиолету и перепадам температуры можно сразу на заводе-изготовителе.

«У композита есть особенность – низкая адгезия (сцепление с мёрзлым грунтом), что делает применение данных свай перспективным для защиты лёгких зданий от сил морозного пучения. Но по этой же причине несущая способность простых композитных свай в мёрзлых грунтах также снижается. Поскольку их предполагается использовать в условиях вечной мерзлоты, необходимо обеспечить и проскальзывание, и "зацеп"», – рассказал Андрей Бояринцев.

Способ повышения несущей способности сваи по грунту

Авторы разработки познакомились с различными технологиями, позволяющими решить данную проблему, рассматривали все российские аналоги и зарубежный опыт. Выяснилось, что их объединяет ряд недостатков: сложность расчёта несущей способности сваи по грунту и высокая трудоёмкость изготовления сваи. В итоге учёные СПбГАСУ нашли такую технологию повышения адгезии, которая используется для увеличения «зацепа» композитной арматуры в бетоне при помощи песка. Было принято решение применить её. Так Андрей Бояринцев и Сергей Ланько пришли к новому способу повышения несущей способности композитной сваи по грунту и запатентовали его.

Несущая способность сваи при применении данной технологии усиливается за счёт повышения грубости боковой поверхности, то есть создания неровностей, обеспечивающих больший «зацеп». По словам авторов, в данной сфере методов модификации поверхности путём создания микронеровностей до их разработки не существовало.

Повышение прочности смерзания грунта или грунтового раствора с боковой поверхностью сваи достигается созданием (см. рис.) искусственной шероховатости на наружной поверхности сваи (1) с помощью материала (2), который формирует необходимую шероховатость (он может быть сыпучим). В качестве связующего материала (3) можно использовать, например, клей.

Способ может применяться в условиях Крайнего Севера на любых сваях (композитных и стальных) в условиях вечной мерзлоты и талых грунтов.

Изучите подробности о кафедре геотехники