В работе рассматриваются армированные основания из вертикальных железобетонных элементов (свай). Система, представленная комбинацией слабого грунта с включенными в него элементами повышенной жесткости и отсутствием возможности их взаимодействия напрямую с телом фундамента, существенно отличается от привычного понимания работы сваи под нагрузкой в составе ростверка и требует отдельного рассмотрения. Особенно это касается деформационного состояния данных массивов. Наиболее распространенным способом определения деформаций для армированных оснований из железобетонных свай является использование его приведенных деформационных характеристик, представленных в механике грунтов модулем деформации и коэффициентом Пуассона. Считается, что грунт и свая в пределах армированной толщи работают совместно и повышают жесткость грунтового основания. Обычно данные решения основываются на рассмотрении соотношения площадей (объемов) свай и окружающего их грунта в пределах армированной ячейки в зависимости от модуля деформации (упругости) усиливаемого грунта и армирующего элемента. К отличительным особенностям работы
армированных оснований из вертикально железобетонных свай от других видов усиления основания можно отнести повышенную жесткость армирующего элемента, которая значительно отличается от окружающего ее грунтового массива. Наличие жесткостных включений оказывает значительное влияние на напряженно-деформированное состояние и работу всего армированного массива грунта при его нагружении. С целью правильного учета работы армирующего элемента при его взаимодействии с окружающим массивом грунта и другими составляющими армированного основания был разработан метод определения приведенных деформационных характеристик, основанный на получении вводных исходных данных методом численного моделирования ячеек грунта для дальнейшего их применения при численном (ручном) методе расчетов. В работе приведены решения осесимметричных задач методом численного моделирования в программном комплексе (ПК) PLAXIS 2D, а также показаны примеры применения полученных результатов при пространственном моделировании в ПК PLAXIS 3D.

1. Беспалова А.В., Беспалов А.Е., Карабанов П.В., Тер-Мартиросян А.З., 2008. Опыт расчета и конструирования фундаментов высотных зданий в глубоких котлованах в сложных инженерно-геологических условиях. Вестник МГСУ, № 2, с. 119–128.
2. Беспалова А.В., Беспалов А.Е., Тер-Мартиросян А.З., 2008. Применение методики приведенного модуля деформации при расчете массивных свайных ростверков в основании высотных зданий. Вестник МГСУ, № 2, с. 112–118.
3. Джоунс Д.К., 1989. Сооружения из армированного грунта. Стройиздат, Москва.
4. Караулов А.М., 2002. Методика расчета вертикально армированного основания плитного фундамента. Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений, Материалы Международной научно-практической конференции, Пенза, 2002,
с. 66–69.
5. Караулов А.М., 2008. Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений. Автореф. дис. … докт. техн. наук, СПбГАСУ, Санкт-Петербург.
6. Королев К.В., Караулов А.М., Галтер Д.С., 2017. Инженерная методика расчета вертикально армированных оснований. Известия вузов. Строительство, № 9(705), с. 101–108.
7. Нуждин Л.В., Кузнецов А.А., 2000. Армирование грунтов основания вертикальными стержнями. Труды Международного семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям, Москва, 2000, с. 204–206.
8. Нуждин Л.В., Теслицкий В.В., Нуждин М.Л., Юрьев М.В., 2010. Расчет вертикально армированного грунтового основания. Актуальные вопросы геотехники при решении сложных задач нового строительства и реконструкции, Труды научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 2010, с. 143–147.
9. Мирсаяпов И.Т., Мустакимов В.Р., 2005. Исследование прочности и деформируемости просадочных грунтовых оснований, армированных вертикальными элементами. Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика, Труды Международной конференции по геотехнике, Санкт-Петербург, 2005, с. 133–137.
10.Мирсаяпов И.Т., Попов А.О., 2008. Экспериментально-теоретические исследования работы армированных грунтовых массивов. Известия КазГАСУ, № 2(10), с. 75–80.
11.Попов А.О., 2014. Несущая способность и осадки грунтовых оснований, армированных вертикальными элементами. Промышленное и гражданское строительство, № 11, с. 27–31.
12. Сорочан Е.А., Трофименков Ю.Г. (ред.), 1985. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. Стройиздат, Москва.
13. Степанищев К.Ю., Сидоров В.В., 2021. Проблемы применения методов проектирования оснований, армированных железобетонными элементами. Жилищное строительство, № 3, с. 13–18, https://doi.org/10.31659/0044-4472-2021-3-13-18.
14. Тер-Мартиросян З.Г., Струнин П.В., 2010. Усиление слабых грунтов в основании фундаментных плит с использованием технологии струной цементации грунтов. Вестник МГСУ, № 4, с. 310–315.
15. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., Мирный А.Ю., Сидоров В.В., 2012. НДС системы «основание — свайный фундамент — здание» с промежуточной подушкой при сейсмическом воздействии. Численные методы расчетов в практической геотехнике, Сборник статей Международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 2012, с. 183–190.
16.Уткин В.С., 2019. Расчет несущей способности висячих свай по несущей способности грунта оснований c учетом отрицательных сил трения сцепления. Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура, № 2(9), с. 26–33.
17.Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н., 1994. Механика грунтов, основания и фундаменты. АСВ, Москва.
18. Liang F.Y., Chen L.Z., Shi X.G., 2003. Numerical analysis of composite piled raft with cushion subjected to vertical load. Computers and Geotechnics, Vol. 30, Issue 6, pp. 443–453.
19. Lodor K., Moczar B., 2020. Design and modelling process of soil improvement with concrete strengthening elements. Periodica Polytechnica-Civil Engineering, Vol. 64, Issue 1, pp. 287–295.

СТЕПАНИЩЕВ КОНСТАНТИН ЮРЬЕВИЧ
Аспирант кафедры механики грунтов и геотехники Института гидротехнического и энергетического строительства Национального исследовательского Московского государственного строительного университета, г. Москва, Россия
СИДОРОВ ВИТАЛИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ
Научный сотрудник научно-образовательного центра «Геотехника», доцент кафедры механики грунтов и геотехники Института гидротехнического и энергетического строительства Национального исследовательского Московского государственного строительного университета, к.т.н., г. Москва, Россия

In the paper, reinforced bases made of vertical reinforced concrete elements (piles) are considered. The system, represented by a combination of weak soil with included elements of increased rigidity and the lack of the possibility of their interaction directly with the foundation body differs significantly from the usual understanding of the work of the pile under load as part of the grillage and requires separate consideration. This is especially true for the deformation state of these massifs. The most common way to determine deformations for reinforced bases made of reinforced concrete piles is to use its reduced deformation characteristics, represented in soil mechanics by the deformation modulus and the Poisson’s ratio. It is assumed, that the soil and the pile work together within the soil strata and increase the stiffness of the soil base. Usually, these solutions are based on considering the ratio of the areas (volumes) of piles and the surrounding soil within the reinforced cell, depending on the modulus of deformation (elasticity) of the reinforced soil and the reinforcing element. The distinctive features of the work of reinforced bases made of vertically reinforced concrete piles from other types of reinforcement of the base can be attributed to the increased rigidity of the reinforcing element in comparison with the surrounding soil mass. The presence of rigid inclusions has a significant impact on the formation of the stressstrain state and the operation of the entire reinforced soil massif during its loading. In order to properly take into account the work of the reinforcing
element when it interacts with the surrounding soil and other components of the reinforced base, a method for determining the reduced deformation characteristics was developed, based on obtaining input initial data by numerical simulation of soil cells for their further application in the numerical (manual) calculation method. The paper presents solutions of axisymmetric problems by numerical modeling in the PLAXIS 2D PC, shows examples of the application of the results obtained in spatial modeling in the PLAXIS 3D PC.

1. Bespalova A.V., Bespalov A.E., Karabanov P.V., Ter-Martirosyan A.Z., 2008. Experience in calculating and designing the foundations of high-rise buildings in deep pits in complex engineering-geological conditions. Vestnik MGSU, No. 2, pp. 119–128. (in Russian)
2. Bespalova A.V., Bespalov A.E., Ter-Martirosyan A.Z., 2008. Application of the method of the reduced deformation modulus in the calculation of massive pile grillages at the base of high-rise buildings. Vestnik MGSU, No. 2, pp. 112–118. (in Russian)
3. Jones D.K., 1989. Reinforced soil structures. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
4. Karaulov A.M., 2002. Methodology for calculating a vertically reinforced bed of a slab foundation. Strengthening the beds and foundations of emergency buildings and structures, Materials of the International scientific and practical Conference, Penza, 2002, pp. 66–69. (in Russian)
5. Karaulov A.M., 2008. Bearing capacity of the beds of axisymmetric foundations of buildings and structures. Extended abstract of DSc Thesis, Saint Petersburg State University of Architectural and Civil Engineering, Saint Petersburg. (in Russian)
6. Korolev K.V., Karaulov A.M., Galter D.S., 2017. Engineering design procedure of vertically reinforced beds. Izvestiya vuzov. Stroitelstvo, No. 9(705),
pp. 101–108. (in Russian)
7. Nuzhdin L.V., Kuznetsov A.A., 2000. Reinforcement of base soils with vertical bars. Proceedings of the International Seminar on soil mechanics, foundation engineering and transport structures, Moscow, 2000, pp. 204–206. (in Russian)
8. Nuzhdin L.V., Teslitskiy V.V., Nuzhdin M.L., Yuriev M.V., 2010. Calculation of vertically reinforced soil beds. Topical issues of geotechnics in solving complex problems of new construction and reconstruction, Proceedings of the scientific and technical Conference, Saint Petersburg, 2010,
pp. 143–147. (in Russian)
9. Mirsayapov I.T., Mustakimov V.R., 2005. Investigation of the strength and deformability of subsidence soil foundations reinforced with vertical elements. Interaction of structures and foundations: calculation methods and engineering practice, Proceedings of the International Conference on geotechnics, Saint Petersburg, 2005, pp. 133–137. (in Russian)
10.Mirsayapov I.T., Popov A.O., 2008. Experimental basic research the work of the reinforcment maccife. News of the Kazan State University of Architecture and Engineering, No. 2(10), pp. 75–80. (in Russian)
11. Popov A.O., 2014. Bearing capacity and settlements of earth foundations reinforced with vertical elements. Industrial and Civil Engineering, No. 11,
pp. 27–31. (in Russian)
12. Sorochan E.A., Trofimenkov Yu.G. (eds), 1985. Beds, foundations and underground structures. Designer handbook. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
13. Stepanishev K.Yu., Sidorov V.V., 2021. Problems of application of design methods for bases reinforcedwith reinforced concrete elements. Zhilishchnoe Stroitelstvo, No. 3, pp. 13–18, https://doi.org/10.31659/0044-4472-2021-3-13-18. (in Russian)
14. Ter-Martirosyan Z.G., Strunin P.V., 2010. Strengthening of weak soils at the beds of foundation slabs using the technology of string cementation of soils. Vestnik MGSU, No. 4, pp. 310–315. (in Russian)
15. Ter-Martirosyan Z.G., Ter-Martirosyan A.Z., Mirny A.Yu., Sidorov V.V., 2012. Stress-strain state of the system “beds — pile foundation — building” with an intermediate pad under seismic action. Numerical calculation methods in practical geotechnics, Collection of articles of the International scientific and technical Conference, Saint Petersburg, 2012, pp. 183–190. (in Russian)
16.Utkin V.S., 2019. Ultimate load on friction piles on soil base bearing capacity with negative skin friction. Housing and Utilities Infrastructure,
No. 2(9), pp. 26–33. (in Russian)
17.Ukhov S.B., Semenov V.V., Znamensky V.V., Ter-Martirosyan Z.G., Chernyshev S.N., 1994. Soil mechanics, beds and foundations. АSV, Moscow. (in Russian)
18. Liang F.Y., Chen L.Z., Shi X.G., 2003. Numerical analysis of composite piled raft with cushion subjected to vertical load. Computers and Geotechnics, Vol. 30, Issue 6, pp. 443–453.
19. Lodor K., Moczar B., 2020. Design and modelling process of soil improvement with concrete strengthening elements. Periodica Polytechnica-Civil Engineering, Vol. 64, Issue 1, pp. 287–295.

KONSTANTIN Yu. STEPANISCHEV
Postgraduate Student of the Soil Mechanics and Geotechnics Department, Institute of Hydraulic and Power Engineering Construction, Moscow State (National Research) University of Civil Engineering, Moscow, Russia
VITALIY V. SIDOROV
PhD (Technics); Research Scientist of Research and Educational Center “Geotechnics”, Associate Professor in the Soil Mechanics and Geotechnics Department, Institute of Hydraulic and Power Engineering Construction, Moscow State (National Research) University of Civil Engineering, Moscow, Russia