Предлагаем вниманию читателей немного сокращенный адаптированный перевод статьи китайских авторов «Аналитический расчет критической длины стальных и стеклопластиковых стержневых анкеров в скальном основании, противодействующих гидростатическому подъему» (Nan Yan et al., 2021). Эта статья была опубликована в 2021 году в рецензируемом журнале Mathematical Problems in Engineering («Математические проблемы в инженерном деле») египетским научным издательством Hindawi Publishing Corporation («Хиндави»). Она находится в открытом доступе на сайте Hindawi в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (CC BY). Эта лицензия позволяет распространять, модифицировать, микшировать, адаптировать, переводить и использовать эту работу, даже в коммерческих целях, при условии ссылки на первоисточник и указания типов изменений. В нашем случае полная ссылка приведена в конце статьи.

При строительстве плитных фундаментов широко используются анкеры, противодействующие гидростатическому подъему, или всплытию (далее – анкеры). Однако существующие методы расчета критической длины этих анкеров обладают ограниченными возможностями и поэтому требуют дальнейших исследований. Поскольку механизмы, управляющие их смещениями и устойчивостью, схожи с таковыми для анкерных свай, была разработана упрощенная модель анкера на основе существующих моделей передачи сдвиговых усилий для концентрических (коаксиальных) тонкостенных цилиндрических элементов, используемых при проектировании анкерных свай.

Авторами представленной статьи (Nan Yan et al., 2021) аналитически были получены формулы для определения критической длины стержневых анкеров со стальным и композитным стеклопластиковым стержнем в скальных грунтах. Затем была выполнена валидация использованного аналитического метода с помощью примеров реальных измерений при испытаниях в полевых условиях.

Результаты исследований показали, что если длина анкера меньше критической, то между анкером и окружающим материалом возникает проскальзывание из-за чрезмерного напряжения сдвига. Когда длина приближается к критической, напряжения сдвига постепенно уменьшаются до ненарушенного состояния. Если она превышает критическую, то подъемные гидростатические силы безопасно передаются грунту, не вызывая нарушений.

Было обнаружено, что соотношение модулей упругости анкера и вмещающего скального грунта положительно коррелирует с критической длиной анкера. Поскольку модуль упругости стеклопластиковых стержней ниже, чем у стальных, критическая длина первых больше, чем у вторых, при одинаковом соотношении модулей упругости стержня и скальной породы (Ea /Es ).

На основе выполненных исследований представляется, что предложенный метод расчета критической длины анкеров дает достаточно достоверные результаты и после дальнейшей доработки может послужить теоретической основой для проектирования анкеров, препятствующих гидростатическому всплытию фундаментов зданий и сооружений.