Защита_диссертации_Иржавцев-1

1.

М А Г И СТ Е РС К А Я Д И С С Е Р ТА Ц И Я
·
З А Щ И ТА В К Р
Оценка влияния вечномерзлых грунтов
на состояние фундаментов зданий
по результатам инструментального обследования
М А Г И С Т РА Н Т
РУКОВОДИТЕЛЬ
ОБЪЕ К Т
Иржавцев Л.Г.
Горелов Н.Г.
ДШИ, г. Норильск
ФГБОУ ВО «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) · кафедра «СК и СП» · Екатеринбург, 2026

2.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Стареющий фонд Севера
Значительная часть застройки промышленных городов (Норильск) возведена во второй
половине XX в. и эксплуатируется десятилетиями.
65%
территории России —
зона распространения
многолетнемёрзлых грунтов
Криолитозона имеет
общегосударственное значение
Деградация мерзлоты
Изменение температурного режима грунтов и климатическое потепление снижают
несущую способность свайных оснований.
Потребность в диагностике
Необходимо инструментальное обследование фундаментов и расчётная оценка
несущей способности и долговечности свай.

3.

ПОСТАНОВКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель и задачи работы
ЦЕЛЬ
Оценка влияния вечномёрзлых грунтов на состояние свайных фундаментов административного здания в г. Норильске на основе
инструментального обследования и расчётного анализа их несущей способности и долговечности.
1
2
3
Анализ литературы и норм
Особенности свай
Инструментальное обследование
Изучение опыта и нормативной базы (СП 25, СП 24)
по фундаментам в криолитозоне.
Конструктивные особенности буроопускных ж/б
свай в условиях вечной мерзлоты.
Обследование свай, прочность бетона, выявление
дефектов фундаментов.
4
5
6
Инженерно-геология
Расчёт несущей способности
Прогноз и рекомендации
Исследование инженерно-геологических и
геокриологических условий площадки.
Расчётная оценка несущей способности и
долговечности свай по результатам изысканий.
Прогноз изменения мерзлоты и альтернативные
конструктивные решения.

4.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Здание ДШИ, г. Норильск
1992
2–5
год ввода
в эксплуатацию
этажей,
Т-образный план
68×37 м
28 265 м³
габариты,
высота 16 м
строительный
объём
Панельная
Свайный
бескаркасная
конструктивная схема
ростверковый фундамент
(буроопускные сваи)
МБУ ДО «Оганерская
детская школа искусств»
г. Норильск, Центральный р-н,
ул. Вальковская, д. 6
ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
Ограниченно-работоспособное
Опасный фактор — наличие
многолетнемёрзлых грунтов

5.

МЕТОДИКА
Инструментальное обследование
Комплексный подход: визуальное и инструментальное обследование конструкций «0» цикла, инженерно-геологические изыскания и неразрушающий
контроль.
ИПС-МГ4.03
Спектр-4.3
Изыскания
Ведомость
П РО Ч Н О СТ Ь Б Е ТО Н А
С Е Й С М ОА К У СТ И К А С ВА Й
И Н Ж Е Н Е Р Н А Я Г Е ОЛ О Г И Я
Д Е Ф Е К Т Ы К О Н СТ РУ К Ц И Й
Метод ударного импульса на
сваях, ростверках, балках,
подушках и плитах перекрытия
техподполья.
Контроль длины, сплошности
тела свай и дефектов по
отражению упругих волн (≥ 5
серий измерений).
Геокриологические условия
площадки — III категория
сложности; лабораторные
испытания мёрзлых грунтов.
Фиксация трещин, провалов
грунта, состояния защитного
слоя и арматуры;
фотоиллюстрация объекта.

6.

РА С Ч Ё Т Н Ы Й И Н С Т Р У М Е Н ТА Р И Й
Цифровой двойник свайного фундамента
Frost 3D Термо
Frost 3D Свая
ЛИРА-САПР + GeoStudio
3D-моделирование нестационарного
температурного поля основания с учётом
фазового перехода вода–лёд и режима
вентиляции подполья.
Расчёт несущей способности свай по
импортированному температурному полю;
прогноз на горизонте 10–50 лет.
Пространственная расчётная схема свайноростверкового фундамента; верификация
результатов теплового расчёта.
Преимущество подхода
Связанное термомеханическое моделирование переводит обследование из разовой диагностики в инструмент
долгосрочного управления безопасностью: цифровой двойник верифицирует данные натурного обследования и даёт
количественный прогноз изменения несущей способности свай при потеплении.

7.

Г Л А ВА 3 · Р Е З У Л ЬТАТ Ы
Техническое состояние конструкций
Выявленные дефекты «0» цикла
Прочность бетона — в норме
Сваи ≥ В35, ростверки ≥ В15, балки ≥ В30, плиты ≥ В25
(неразрушающий контроль).
• Разрушение защитного слоя бетона, оголение и коррозия рабочей
арматуры в балках и ростверках
• Промерзание и увлажнение плит перекрытия техподполья
• Горизонтальная трещина 0,5–1,0 см в стене по оси Г/10; вертикальная
до 0,2 см в осях Г/14
• Провалы грунта — признаки неравномерных деформаций основания
(локальное растепление ИГЭ-3)
Целостность свай подтверждена
Сейсмоакустика «Спектр-4.3» не выявила раскрытых трещин и
расслоений в теле свай.
Fd = 1 303 кН
Несущая способность одиночной сваи С10-35
(1 168 кН — боковое смерзание с ИГЭ-3, 135 кН — под нижним концом).
Прочность по материалу обеспечена с запасом.

8.

РА С Ч Ё Т П О С П 2 5 / С П 2 4
Несущая способность свай С10-30
50 / 52
сваи обеспечивают требуемую несущую способность с 12-го
года эксплуатации
Несущая способность по вдавливанию, кН — прогноз во времени
1600
1500
+0,4…+36 %
запас несущей способности относительно нормы 1200 кН
1400
1300
1200
№ 49, 52
проблемные сваи — рекомендовано сечение С10-35
(350×350 мм)
1100
12 лет
22 года
Норма (1200 кН)
Свая № 49
Типичная свая С10-30
Свая № 52
32 года

9.

К Л Ю Ч Е В О Й Р Е З У Л ЬТАТ
Причинно-следственная связь
Дефекты конструкций — следствие не единичных ошибок, а системного процесса деградации основания:
Дефицит
вентиляции
Нагрев
подполья
Растепление
ИГЭ-3
Снижение
несущей сп-ти
Деформации
и трещины
68% летом,
94% зимой
рост t°
грунта
потеря
прочности
сокращение
смерзания
повреждение
конструкций
Прогноз цифрового двойника (Frost 3D)
При сохранении дефицита вентиляции мощность сезонно-деятельного слоя вырастет на 0,3–0,8 м за 10 лет, сокращая участок смерзания
свай в ИГЭ-3.
−27 % → 953 кН умеренный сценарий (Rrf −30%)
−45 % → 719 кН критический сценарий (Rrf −50%)

10.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы и рекомендации
Комплексный подход — инструментальное обследование совместно с цифровой моделью основания — установил причинноследственную связь между нарушением вентиляционного режима техподполья и деградацией мёрзлого основания, и дал
количественный прогноз состояния фундаментов.
Усиление свай № 49 и
52
Мониторинг
температуры
Режим вентиляции
Цифровой двойник
Применить сечение С10-35
(350×350 мм) с несущей
способностью, гарантированно
превышающей 1200 кН.
Усиленный контроль t° грунта в
зоне проблемных свай не реже 1
раза в 6 месяцев.
Обеспечить нормативный режим
проветривания техподполья для
сохранения мёрзлого ИГЭ-3.
Использовать модель Frost 3D как
инструмент долгосрочного
управления безопасностью
эксплуатации.
Спасибо за внимание!
Готов ответить на вопросы комиссии