mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2023.10.1563-1573mgssuvest-83Research ArticleПроектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооруженияConstruction system design and layout planning. Construction mechanics. Bases and foundations, underground structuresВлияние возрастания характеристик грунтов в основании реконструируемых зданий на их осадку при устройстве подземной частиInfluence of increasing soil characteristics at the base of reconstructed buildings on their settlement during the construction of the underground parthttps://orcid.org/0000-0002-0611-4354НикифороваН. С.NikiforovaN. S.

Надежда Сергеевна Никифорова — доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ ID: 546750, Scopus: 7005513559, ResearcherID: P-3429-2015

Nadezhda S. Nikiforova — Doctor of Technical Sciences, Professor, Senior Researcher

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

ID RSCI: 546750, Scopus: 7005513559, ResearcherID: P-3429-2015

n-nikiforova@yandex.ruСеменовН. С.SemenovN. S.

Николай Сергеевич Семенов — магистрант

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Nikolai S. Semenov — master student

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

89252009999@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian Federation202330102023181015631573Copyright © Никифорова Н.С., Семенов Н.С., 20232023Никифорова Н.С., Семенов Н.С.Nikiforova N.S., Semenov N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/83Введение

Введение. С течением времени эксплуатации зданий и сооружений происходит уплотнение грунтов под подошвой их фундаментов от всех действующих нагрузок от здания. Цель исследования — изучение перемещений фундаментов здания во время устройства подземной части с возможным их превентивным усилением при реконструкции с учетом изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов. Решение данной задачи позволит наиболее детально рассмотреть осадки зданий при реконструкции.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнена серия численных расчетов в программном комплексе PLAXIS 2D взаимодействия фундамента с грунтом основания при реконструкции здания с освоением подземного пространства, включающего устройство двух или трех подземных этажей.

Результаты

Результаты. Изучено влияние улучшенных характеристик грунта с учетом времени эксплуатации здания на осадку существующих фундаментов при реконструкции с освоением подземного пространства. Выявлено, что усиление фундаментов грунтоцементными элементами снижает осадку при реконструкции приблизительно в ٢ раза. Рассмотрено влияние этажности проектируемой подземной парковки на напряженно-деформированное состояние грунтового массива.

Выводы

Выводы. Проведенные численные исследования показали, что упрочнение грунтов под подошвой существующих фундаментов приводит к уменьшению осадки здания при реконструкции с освоением подземного пространства. Усиление существующего фундамента грунтоцементными элементами позволяет не превысить предельную дополнительную осадку реконструируемого здания. Выявлено снижение осадки существующих фундаментов при уменьшении этажности проектируемой подземной части.

Introduction

Introduction. With the time of operation of buildings and structures, soil compaction occurs under the base of their foundations from all the acting loads from the building. The purpose of the research is to study the movements of the building foundations during the construction of the underground part with their possible preventive reinforcement during reconstruction, taking into account changes in the strength and deformation characteristics of soils. The solution of this problem will allow the most detailed consideration of buildings settlement during reconstruction.

Materials and methods

Materials and methods. A series of numerical calculations in the PLAXIS 2D software package of the interaction of the foundation with the foundation soil during the reconstruction of a building with the development of underground space, including the construction of two or three underground floors, were carried out.

Results

Results. The effect of taking into account the improved soil characteristics with regard to the time of building operation on the settlement of existing foundations during reconstruction with the development of underground space is studied. It was revealed that the reinforcement of foundations with soil-cement elements reduces the settlement during reconstruction approximately in two times. The influence of the number of floors of the designed underground car park on the stress-strain state of the soil massif is considered.

Conclusions

Conclusions. Numerical studies show that strengthening of soils under the base of existing foundations leads to a decrease in the building settlement during reconstruction with the development of underground space. Reinforcement of the existing foundation with soil-cement elements makes it possible not to exceed the maximum additional settlement of the reconstructed building. A decrease in the settlement of existing foundations with a decrease in the number of storeys of the designed underground part is revealed.

подземное строительствочисленное моделированиереконструкция с освоением подземного пространстваусиление фундамента грунтоцементными элементамиокружающая застройкаизменение физико-механических грунтов под подошвой фундамента за время эксплуатацииunderground constructionnumerical modellingreconstruction with the development of underground spacefoundation reinforcement with soil-cement elementssurrounding buildingschange of physical and mechanical soils under the base of the foundation during operationReferencesМангушев Р.А., Осокин А.И. Опыт реконструкции шестиэтажного здания с подземным пространством в центральной части Санкт-Петербурга // Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение : мат. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 80-летию образования каф. геотехники СПбГАСУ (механики грунтов, оснований и фундаментов ЛИСИ) и 290-летию российской науки. СПб. : СПбГАСУ, 2014. Ч. 1. С. 60–72.Mangushev R.A., Osokin A.I. Experience in the reconstruction of a six-story building with underground space in the central part of St. Petersburg. Modern geotechnologies in construction and their scientific and technical support : materials of the international. sci.-tech. conf., dedicated 80th anniversary of the formation of the department. geotechnics of SPbGASU (mechanics of soils, bases and foundations LISI) and the 290th anniversary of Russian science. St. Petersburg, SPbGASU, 2014; 1:60-72. (rus.).Савинов А.В. Освоение подземного пространства при реконструкции Саратовской областной филармонии им. А. Шнитке // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2014. № 3. С. 217–230.Savinov A.V. The underground space utilization in reconstruction of Saratov regional Alfred Schnittke philharmonia. Bulletin of PNRPU. Construction and architecture. 2014; 3:217-230. (rus.).Мангушев Р.А. Устройство подземного пространства при реконструкции административного здания // Жилищное строительство. 2014. № 9. С. 3–9. EDN SMVCMJ.Mangushev R.A. Arrangement of the underground space when reconstructing administrative building. Housing Construction. 2014; 9:3-9. EDN SMVCMJ. (rus.).Чистяков Д.А., Калугин А.Н., Туркина Е.А. Реконструкция зданий в условиях исторической застройки города (на примере реконструкции Политехнического музея в Москве) // Инновации и инвестиции. 2021. № 3. С. 293–296. EDN WIOPIU.Chistyakov D.A., Kalugin A.N., Turkina E.A. Reconstruction of buildings in the context of the historical development of the city (on the example of the reconstruction of the polytechnic museum in Moscow). Innovation and investment. 2021; 3:293-296. EDN WIOPIU. (rus.).Мангушев Р.А., Конюшков В.В., Сапин Д.А. Инженерно-геотехнические изыскания при строительстве и реконструкции в условиях плотной городской застройки // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 5. С. 47–54. EDN VZDPZF.Mangushev R.A., Konyushkov V.V., Sapin D.A. Engineering and geotechnical surveys during construction and reconstruction in conditions of dense urban development. Industrial and civil engineering. 2016; 5:47-54. EDN VZDPZF. (rus.).Pilat S.Z. Reconstructing Italy: The Ina-Casa neighborhoods of the Postwar Era. Farnham : Ashgate, 2016. 306 p.Pilat S.Z. Reconstructing Italy: The Ina-Casa neighborhoods of the Postwar Era. Farnham, Ashgate, 2016; 306.Копосова А.Е., Латута В.В. Анализ существующих методов устройства подземного пространства под зданиями при их реконструкции // Colloquium-journal. 2020. № 14 (66). С. 61–64. DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11898Koposova A.E., Latuta V.V. Analysis of existing methods for device underground space under buildings during reconstruction. Colloquium-journal. 2020; 14(66):61-64. DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11898 (rus.).Орехов В.В., Алексеев Г.В. Прогноз влияния строительства подземного комплекса на окружающую застройку // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 8 (107). С. 839–845. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.839-845Orekhov V.V., Alekseev G.V. Forecast of Influencing the Underground Complex Construction on a Context Area. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017; 12(8):(107):839-845. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.839-845 (rus.).Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Prediction of technological settlements for existing buildings during underground construction // 17th European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, ECSMGE 2019 — proceedings. 2019. DOI: 10.32075/17ECSMGE-2019-0194. EDN RIVUEE.Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Prediction of technological settlements for existing buildings during underground construction. 17th European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, ECSMGE 2019 — proceedings. 2019. DOI: 10.32075/17ECSMGE-2019-0194. EDN RIVUEE.Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Technological Settlements of the Surrounding Buildings during the Construction of Deep Pit Fences // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023. Vol. 60. Issue 1. Pp. 15–21. DOI: 10.1007/s11204-023-09858-3Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Technological Settlements of the Surrounding Buildings during the Construction of Deep Pit Fences. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023; 60(1):15-21. DOI: 10.1007/s11204-023-09858-3Wang H. Earth human settlement ecosystem and underground space research // Procedia Engineering. 2016. Vol. 165. Pp. 765–781. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.774Wang H. Earth human settlement ecosystem and underground space research. Procedia Engineering. 2016; 165:765-781. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.774Chen J., Huang L., Su L. Toward a more compact and sustainable city — the use of underground space for Chinese mainland cities // Green Building, Environment, Energy and Civil Engineering. 2016. Pp. 341–344. DOI: 10.1201/9781315375106-73Chen J., Huang L., Su L. Toward a more compact and sustainable city — the use of underground space for Chinese mainland cities. Green Building, Environment, Energy and Civil Engineering. 2016; 341-344. DOI: 10.1201/9781315375106-73Храбатина Н.В., Пусный Л.А., Дубино А.М. Освоение подземного пространства мегаполисов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 1. С. 61–65. DOI: 10.12737/article_5a5dbf083529a8.09766561. EDN YNSCND.Hrabatina N.V., Pusnyj L.A., Dubino A.M. Development of the underground space of megacities. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2018; 1:61-65. DOI: 10.12737/article_5a5dbf083529a8.09766561. EDN YNSCND. (rus.).Осокин А.И., Денисова О.О., Шахтарина Т.Н. Технологическое обеспечение подземного строительства в условиях городской застройки // Жилищное строительство. 2014. № 3. С. 16–24. EDN RXOKJB.Osokin A.I., Denisova O.O., Shahtarina T.N. Technological support of underground construction in the conditions of urban development. Housing Construction. 2014; 3:16-24. EDN RXOKJB. (rus.).Мангушев Р.А., Осокин А.И., Левинская П.Г. Перспективы устройства подземных паркингов в условиях стесненной застройки исторического центра Санкт-Петербурга // Жилищное строительство. 2019. № 4. С. 3–18. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-4-3-18. EDN MDIWKD.Mangushev R.A., Osokin A.I., Levinskaya P.G. Prospects for the construction of underground parkings under conditions of tight development of the historic center of St. Petersburg. Housing Construction. 2019; 4:3-18. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-4-3-18. EDN MDIWKD. (rus.).Долев А.А. Риски при устройстве котлованов для строительства Московского метрополитена // Метро и тоннели. 2022. № 1. С. 13–16. EDN OSXMBV.Dolev A.A. Pits construction risks during Moscow metro construction. Metro and Tunnels. 2022; 1:13-16. EDN OSXMBV. (rus.).Lebedev M.O., Romanevich K.V. Risk management in the development of underground space in Russian cities // Reliability: Theory & Applications. 2022. Vol. 17. Special Issue 4 (70). Pp. 146–159. DOI: 10.24412/1932-2321-2022-470-146-159Lebedev M.O., Romanevich K.V. Risk management in the development of underground space in Russian cities. Reliability: Theory & Applications. 2022; 17(4):(70):146-159. DOI: 10.24412/1932-2321-2022-470-146-159Mikhaylova Т., Parshin D., Shoshinov V., Trebukhin A. Architectural and town-planning reconstruction problems of the city of Voronezh // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 33. P. 01033. DOI: 10.1051/e3sconf/20183301033Mikhaylova Т., Parshin D., Shoshinov V., Trebukhin A. Architectural and town-planning reconstruction problems of the city of Voronezh. E3S Web of Conferences. 2018; 33:01033. DOI: 10.1051/e3sconf/20183301033Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of Slab Foundations Constructed in Dense Urban Settings on Settlement of Existing Buildings // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2013. Vol. 50. Issue 5. Pp. 194–199. DOI: 10.1007/s11204-013-9233-9Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of Slab Foundations Constructed in Dense Urban Settings on Settlement of Existing Buildings. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2013; 50(5):194-199. DOI: 10.1007/s11204-013-9233-9Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Готман Ю.А., Тупиков М.М., Трофимов Е.Ю. Анализ применения активных и пассивных методов защиты существующей застройки при подземном строительстве // Жилищное строительство. 2013. № 6. С. 25–27. EDN QILIVF.Il’ichev V.A., Nikiforova N.S., Gotman Yu.A., Tupikov M.M., Trofimov E.Yu. Analysis of the application of active and passive protection methods in underground construction. Housing Construction. 2013; 6:25-27. EDN QILIVF. (rus.).Калошина С.В., Кудашева М.И., Золотозубов Д.Г. Исследование влияния разработки траншеи на дополнительные осадки существующего здания // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2018. Т. 9. № 4. С. 115–130. DOI: 10.15593/2224-9826/2018.4.11Kaloshina S.V., Kudasheva M.I., Zolotozubov D.G. Study of the effect of trenching on additional settlements of an existing building. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2018; 9(4):115-130. DOI: 10.15593/2224-9826/2018.4.11 (rus.).Nikiforova N., Konnov A., Zakirova A. The choice of effective geotechnologies to ensure the preservation of historic buildings during their renovation with the underground space development // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. P. 042012. DOI: 10.1088/1757-899X/463/4/042012Nikiforova N., Konnov A., Zakirova A. The choice of effective geotechnologies to ensure the preservation of historic buildings during their renovation with the underground space development. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 463:042012. DOI: 10.1088/1757-899X/463/4/042012Мангушев Р.А., Конюшков В.В., Кондратьева Л.Н., Кириллов В.М. Методика расчета технологической осадки основания фундаментов зданий соседней застройки при устройстве котлованов // Жилищное строительство. 2019. № 9. С. 3–11. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-9-3-10. EDN FMGQTO.Mangushev R.A., Konyushkov V.V., Kondrat’eva L.N., Kirillov V.M. Method for calculating the technological settlement of the foundations of the foundations of buildings of neighboring buildings when arranging pits. Housing Construction. 2019; 9:3-11. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-9-3-10. EDN FMGQTO. (rus.).Пономарев А.Б., Калошина С.В., Захаров А.В., Безгодов М.А., Шенкман Р.И., Золотозубов Д.Г. Результаты геотехнического моделирования влияния устройства глубокого котлована на существующую застройку // Вестник Пермского нацио-нального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2014. № 4. С. 188–201. EDN SFACJP.Ponomarev A.B., Kaloshina S.V., Zaharov A.V., Bezgodov M.A., Shenkman R.I., Zolotozubov D.G. Results of geotechnical modeling of the impact of a deep pit on the existing building. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Construction and architecture. 2014; 4:188-201. EDN SFACJP. (rus.).Строкова Л.А., Тарек С.С.Т., Голубева В.В., Иванов В. Численное моделирование влияния упрочнения грунтового массива цементно-песчаной инъекцией на деформации основания // Известия Томского политехнического университета. 2017. Т. 328. № 10. С. 6–17. EDN ZWHCVH.Strokova L.A., Tarek S.S.T., Golubeva V.V., Ivanov V. Numerical modeling of the effect of soil mass hardening by cement-sand injection on base deformations. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2017; 328(10):6-17. EDN ZWHCVH. (rus.).Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. 4-е издание. М., 2000. 318 с.Konovalov P.A. Bases and foundations of reconstructed buildings. 4-th edition. Moscow, 2000; 318. (rus.).Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. Нортхэмптон; Томск : STT, 2004. 476 с.Polishchuk A.I. Fundamentals of design and installation of foundations for reconstructed buildings. Northampton; Tomsk, STT, 2004; 476. (rus.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.