Свайные фундаменты с уширениями при землетрясениях в транспортном строительстве

Статья посвящена актуальной проблеме обеспечения сейсмостойкости свайных фундаментов транспортных сооружений в условиях разжижения грунтов. Проанализированы характерные виды разрушений традиционных свай, зафиксированные при сильных землетрясениях, и выявлен ключевой недостаток действующих нормативных документов — недостаточный учет риска потери устойчивости длинных свай под комбинированным действием осевых и боковых нагрузок. В качестве эффективного решения предложено применение свай с концевыми или многоместными уширениями. На основе разработанной аналитической модели и численного моделирования в ПК MIDAS GTS NX проведен сравнительный анализ работы кустов обычных свай и свай с уширениями. Доказано, что уширения существенно повышают устойчивость свай, перераспределяя и снижая изгибающие моменты, смещая точку максимального момента в более удобную для армирования зону и уменьшая общую осадку. Сформулированы практические рекомендации по проектированию, включая требования к глубине заделки свай в неподвижный грунт и необходимости установления нормативных требований к минимальному диаметру свай в зависимости от глубины зоны разжижения.

1. Купчикова Н. В. Методика расчета свайных фундаментов с уширениями на сейсмические воздействия, основанная на свойствах изображения Фурье финитных функций [Текст] / Н. В. Купчикова // Промышленное и гражданское строительство. — 2012. — № 8. — С. 24–31.

2. Купчикова Н. В. Исследование напряженно-деформированного состояния свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями в структурно-неустойчивых основаниях: дис. … канд. техн. наук: 05.23.02 / Купчикова Наталья Викторовна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т путей сообщ. (МИИТ) МПС РФ]. — Москва, 2010. — 200 с.: ил. — РГБ ОД, 61 11–5/32.

3. Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. — Osaka, 2005. — P. 177–213.

4. Showa bridge Niigata / Wikimedia Commons [Электронный ресурс] // Wikimedia Commons. — URL: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Showa_bridge_Niigata_NGDC.JPG (дата обращения: 04.12.2025).

5. Kobe earthquake [Электронный ресурс] // Wikipedia: The Free Encyclopedia. — URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Kobe_earthquake (дата обращения: 04.12.2025).

6. Ставницер Л. Р. Вынужденные горизонтальные колебания свай при действии сейсмических волн / Л. Р. Ставницер, О. Я. Шехтер // — 1971. — № 5. — С. 19–23.

7. Ставницер Л. Р. Учет сейсмических воздействий на фундаменты резервуаров / Л. Р. Ставницер, Е. А. Сорочан, А. А. Бубис // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. — 2016. — № 6. — С. 48–50.

8. Nyman Douglas. Guidelines for the Seismic Design of Oil and Gas Pipelines Systems / Douglas Nyman, NSF Principal Investigator; TCLEE Committee on Gas and Liquid Fuels. — 1984.

9. Day R. W. Geotechnical earthquake engineering handbook / Robert W. Day. — 2002. — 700 p.

10. Bhattacharya S., Bolton M. Buckling of piles during earthquake liquefaction // 13th World Conference on Earthquake Engineering. — Vancouver, B.C., Canada, 1–6 August 2004. — Paper No. 95.

11. Deng Guodong, Zhang Jiasheng, Wu Wenbing, Shi Xiong, Meng Fei. Soil-Pile Interaction in the Pile Vertical Vibration Based on Fictitious SoilPile Model // Journal of Applied Mathematics. — 2014. — Article ID905194. — 11 p.

12. St John C. M., Zahrah T. F. Aseismic design of underground structures // Tunneling and Underground Space Technology. — 1987. — Vol. 2(2). — P. 165–197.

13. Travush V. I. Dynamic loading of the beam on the Pasternak base initiated by the sudden settlement of part of the base / V. I. Travush, V. A. Gordon, V. I. Kolchunov, E. V. Leontiev // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — Vladimir, 27–28 апреля 2020 года. — Vladimir, 2020. — P. 012041.

14. Zheng Shengbao, Jiang Shuping, Wang Xiaowen, Lin Zhi. The Theory Research of Tunnels Seismic Damage // Software Engineering and Knowledge Engineering: Theory and Practice. — AISC162. — P. 1–11.

15. Zolina T. V. The Expertise of Geo-Base, Foundations, and Deep Foundations: Regional Features of Accounting and Assessment of Deformations During Operation / T. V. Zolina, N. V. Kupchikova, S. P. Strelkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: International Science and Technology Conference (FarEastCon 2020), 6–9 October 2020, Russky Island, Russia, Vladivostok, 28 января 2021 года. — Vol. 1079. — Vladivostok: IOP Publishing, 2021. — P. 052037.

16. Gassman F. Elastic waves through a packing of spheres // Geophysics. — 1951. — Vol. 16 and 18. — P. 673–585 and 269.

17. Meyerhof G. G. The Ultimate Bearing Capacity of Foundations on Slopes / G. G. Meyerhof // 4th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. — 1957. — Vol. 3. — P. 384–386.

18. Li Q., Sun Z. J., Gao H. X. Vertical vibration of pile in saturated soil considering softened regions of surrounding soil.

19. Vesic A. S. Experiments with instrumented pile groups in sand. Performance of deep foundations / A. S. Vesic // American Society for Testing and Materials. — 1969. — P. 172–222.

20. Курбацкий Е. Н. Оценка влияния поверхностных слоев грунта на параметры спектров максимальных реакций / Е. Н. Курбацкий, Е. А. Пестрякова, Ш. А. Хуссейн // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2025. — Т. 21, № 1. — С. 48–61. — DOI: 10.22363/1815–5235–2025–21–1–48–61.