Моделирование в PLAXIS 3D показало рост сопротивления свай выдергиванию за счет уширения

Численное моделирование в PLAXIS 3D показало, что устройство уширения на стволе сваи может существенно снизить вертикальные перемещения при выдергивающей нагрузке в песчаных грунтах. Исследование представлено на конференции ICSMGE 2026, передает geo engineer.

Авторы смоделировали сваю диаметром 0,45 м и длиной 12 м с уширением диаметром 1 м. Рассматривались четыре положения уширения по глубине — на отметках L, 0,75L, 0,5L и 0,25L от головы сваи. Результаты сравнивали с обычной цилиндрической сваей без уширения.

Песчаный грунт задавался моделью Мора — Кулона, свая — как линейно-упругий материал. Для учета взаимодействия между грунтом и конструкцией использовались контактные элементы. Расчет выполнялся поэтапно: сначала формировалось начальное напряженное состояние грунта, затем моделировалось устройство сваи, после чего к ее голове прикладывалось осевое перемещение и определялась реакция системы.

Перед основной серией расчетов модель проверили по опубликованным результатам натурных испытаний сваи с уширением длиной 4,5 м. По данным авторов, расчетная и экспериментальная зависимости «нагрузка — перемещение» показали хорошее совпадение.

Для обычной сваи максимальное перемещение при заданной нагрузке составило около 0,20 м. У свай с уширением расчетные перемещения составили от 0,009 до 0,051 м в зависимости от его положения.

Наилучший результат получен при размещении уширения у нижнего конца сваи: перемещение составило около 9 мм. При одинаковом вертикальном перемещении 20 мм такая конфигурация показала примерно на 95% большую несущую способность на выдергивание по сравнению с обычной сваей.

Авторы связывают эффект с вовлечением в работу большего объема грунта вокруг уширения. По расчетным полям перемещений формируется объемная зона деформирования, а геометрия этой зоны меняется в зависимости от глубины расположения уширения.

В рассмотренных расчетных схемах снижение перемещений при выдергивании составило от 74% до 95% относительно сваи постоянного сечения.