WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«Расчет несущей способности сваи для свайного поля малого шага в просадочном грунте II типа: теоретические основы метода А.И. Русаков При ...»

УДК 624.15 (075.8)

Расчет несущей способности сваи для свайного поля малого шага

в просадочном грунте II типа: теоретические основы метода

А.И. Русаков

При расчете допускаемой нагрузки на сваю согласно СП 24.13330.2011

«СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты» не делается различий между работой

одиночной сваи и сваи в составе свайного поля (СП). Между тем, в случае грунтов 2 типа по просадочности и СП достаточно малого шага возможно существенное отличие распределения вертикального давления по высоте в замоченном просадочном грунте между сваями поля от распределения давления в таком же грунте в случае одиночной сваи. В верхней части просадочной толщи (ПТ) грунт, испытавший просадку, зависает на сваях поля, и давление в грунте уменьшается после замачивания, что приводит к уменьшению просадки сравнительно со случаем одиночной сваи и, как следствие, уменьшению силы негативного трения. Имеются экспериментальные подтверждения этого эффекта [1] и теоретическое обоснование его использования, основанное на решении уравнения равновесия ПТ и реализованное в ТСН 50-306-2005, разд. 6. Согласно названным ТСН вертикальное давление в просадочной толще между армоэлементами усиленного основания может быть вычислено по формуле:

( ) II c cII 1 e c ztg II.

z = (1) c tgII Здесь c = p/Sгр — отношение суммарного периметра армоэлементов в поле p к площади межсвайного пространства в плане Sгр;1 II, cII, II — удельный вес, коэффициент сцепления и угол внутреннего трения грунта; — коэффициент бокового давления; z — расстояние от дна котлована до выбранного сечения армоэлемента.

D на прямоугольной В ТСН 50-306-2005 рассматривается поле армоэлементов диаметром сетке с ячейкой Lсbр.

При этом:

D p c =.

S гр Lc bр D 2 / 4 Формула (1) есть решение уравнения равновесия слоя толщины dz замоченной ПТ в случае бесконечного СП на прямоугольной сетке. Это уравнение приводится ниже, решение (1) получено в предположении отсутствия внешнего давления на грунт, когда z(z) = 0 при z = 0, и предположения о состоянии кулоновского скольжения грунта на поверхности армоэлемента, когда распределенная нагрузка негативного трения определяется выражением = cII + z tg II. (2) Давление, вычисленное согласно (1), обычно существенно ниже давления в неусиленной грунтовой толще и при малом шаге армоэлементов удается обеспечить неравенство z psl на всю глубину ПТ (psl — начальное просадочное давление). При выполнении этого неравенства авторами методики предполагается, что негативным трением можно пренебречь, и грунт создает сопротивление на всей боковой поверхности армоэлемента [2].

Формула (1) может быть ограниченно применима для грунта в верхней части ПТ, однако по всей высоте этой толщи ее применять нельзя уже потому, что с определенной глубины z, ориентировочно при просадке ssl(z) = 5 см, нагрузка на боковой поверхности сваи меняет знак. Само по себе утверждение об отсутствии негативного трения, сделанное на основе расчета давления по формуле (1), противоречиво, т. к. именно негативное трение позволило получить эту формулу. Поэтому расчет поля армоэлементов по ТСН 50-306-2005 нельзя считать достоверным. Тем не менее, сам подход к расчету просадки на основе решения уравнения равновесия ПТ в межсвайном пространстве с последующей оценкой несущей способности сваи представляется правильным. В настоящей работе предложены деформационные гипотезы, позволившие получить такое уравнение, разработан алгоритм его решения, и обоснована техника конечно-элементного моделирования, позволяющая устанавливать необходимый параметр уравнения и проверять адекватность результатов.





Общий вид уравнения состояния ПТ. Рассмотрим бесконечное поле несжимаемых свай длиной l на квадратной сетке шага Lc. СП нагружается до осадки su с плоской верхней границей грунта, после чего происходит замачивание и просадка.

Введем обозначения для следующих величин как функций глубины z:

(z) — сила трения грунта по поверхности сваи на единицу площади, знак «+» соответствует направлению силы вниз;

z(z) — вертикальное давление в межсвайном пространстве грунта после замачивания;

ssl(z) — дополнительное вертикальное перемещение грунта после замачивания (просадка).

Полагаем функции определенными на отрезке [0, Hsl], где Hsl — высота ПТ.

–  –  –

(в правой части (z ) — функция, на которую действует соответствующий оператор). Решением этого уравнения удается установить напряженнодеформированное состояние (НДС) просадочной толщи и касательные силы на боковой поверхности сваи.

Оценка взаимного перемещения грунта и свай. Построение функции (3) основывается на оценках взаимного вертикального перемещения грунта и сечения сваи на одинаковой глубине. Перемещение грунта рассматривается на вертикали посередине между соседними сваями ряда. Величины взаимного перемещения грунта и свай будем обозначать: s(z) — до замачивания; ssl (z) —

–  –  –

Здесь z1 — вертикальное давление до просадки; Ee — модуль деформации грунта; — модуль поперечной деформации; e — характеристика податливости грунта при стесненном сжатии [3]; sl = sl (z, z) — относительная просадочность, которая задается табличной функцией, полученной по опытным данным.

Гипотеза 3. Изменение вертикальной деформации грунта вследствие замачивания определяется только относительной просадочностью.

Обоснование: Изменение вертикальных напряжений z = z z1 в формуле (6) имеет порядок величины не больший, чем изменение вертикальных напряжений в незамоченном грунте после осадки фундамента, поскольку обе эти величины определяются силами трения на сваях, которые приблизительно одинаковы по величине (хотя, может быть, разного знака). Следовательно, составляющая упругой деформации в формуле (6) также имеет порядок величины не больший, чем деформация незамоченного грунта в пределах длины свай гр = dsгр dz — даже если считать, что в обоих случаях податливость грунта e одинакова. Поскольку при просадочности II типа деформация гр существенно меньше относительной просадочности после замачивания, уже следует ожидать, что 1 слагаемое в формуле (6) имеет меньший порядок, чем 2 слагаемое. Однако податливость грунта в формуле (6) на самом деле намного меньше податливости грунта, сжимаемого при осадке фундамента.

Действительно, при замачивании грунт в ПТ испытывает разгрузку, а модуль деформации грунта при разгрузке существенно больше модуля деформации E по ветви первичного нагружения — например, согласно п. 5.5 СП 50-101-2004 можно принять Ee = 5E. Итак, составляющей упругой деформации в формуле (6) можно пренебречь по сравнению с относительной просадочностью sl.

Далее при расчете просадки выполняется замена sl kslsl, где ksl — коэффициент, принимающий значения 11,25 и имеющий смысл коэффициента надежности (см. СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений», п. 6.1.13).

Из выражения (6) с учетом сказанного получаем дополнительное перемещение грунта (просадку):

–  –  –

на множестве непрерывных функций z(z).

Гипотеза 4. При расчете просадки допустимо полагать sH = 0.

Обоснование: Разгрузка просадочной толщи после замачивания означает, что sH 0. Перемещение sH 0 уменьшает просадку (7), т. е. уменьшает негативное трение и повышает сопротивление на боковой поверхности сваи вне зоны негативного трения. Таким образом, пренебрежение величиной sH идет в запас несущей способности сваи.

Обозначим s1 = k1su.

До замачивания взаимное перемещение грунта и абсолютно жестких свай получается из выражения (5) в виде:

–  –  –

Вокруг выбранной круглой сваи диаметра D отсечем воображаемым цилиндром диаметра Lc кольцо грунта высотой 1 м на требуемой глубине (рис. 2).

Упрощенно предполагаем НДС кольца двумерным осесимметричным, возможность проскальзывания грунта по свае исключаем, перемещение боковой поверхности кольца относительно сваи принимаем равным ssl. Это перемещение в двумерной осесимметричной задаче есть результат действия касатель

–  –  –

Здесь 1 ( ssl ) определяется выражением (10); положительное значение поверхностной силы 0 соответствует негативному трению; z Hsl.

В случае забивной сваи трение по поверхности сваи устанавливается по табл. 7.3 СП 24.13330.2011. В этой таблице используется глубина расположения слоя грунта вместо давления на поверхности сваи, которое непосредственно определяет силы трения. Боковое давление грунта пропорционально вертикальному давлению на той же глубине.

Для задания глубины слоя (подслоя) грунта согласно названной таблице введем понятие конгруэнтной отметки котлована. Конгруэнтная отметка определяется как отметка условного котлована, не содержащего СП, под дном которого в данном слое (подслое) грунта вертикальное давление такое же, что в реальном котловане при наличии СП с проектной осадкой фундамента в условиях замачивания и просадок. Для каждого подслоя грунта, используемого в расчете, конгруэнтная отметка имеет собственное значение. Условный котлован с конгруэнтной отметкой служит для определения глубины подслоя, которая используется в табл. 7.3 СП 24.13330.2011. Необходимость вычисления конгруэнтной отметки определяется тем, что данные названной нормативной таблицы получены экспериментально в условиях, когда давление грунта можно вычислять без учета его взаимодействия со сваями, т. е. по стандартной технике СП 22.13330.2011, формула (5.23). Заметим, что после вычисления конгруэнтной отметки ее следует преобразовать в условную отметку котлована, см.

примеч. 2 к табл. 7.2 СП 24.13330.2011.

В случае забивной сваи формула (11) остается в силе, однако теперь величина max есть табличное расчетное сопротивление грунта.

Расчет давления z в замоченном просадочном грунте. Получим оператор z. В пределах слоя грунта толщиной dz напряжение увеличивается на dz в результате действия веса грунта, с одной стороны, и сил трения по поверхности свай, противодействующих этому увеличению (рис. 3). Условие рав

–  –  –

Здесь F — суммарная сила негативного трения по боковой поверхности свай до глубины z; p и Sгр вводились ранее в формуле (1); (z) — нормативный удельный вес грунта2.

После деления обеих частей уравнения (12) на Sгр получаем уравнение:

–  –  –

Уравнение (13) с подстановкой (2) имеет аналитическое решение (1).

Полученными соотношениями определяется уравнение состояния ПТ (4).

В части 2 статьи обосновывается алгоритм его решения и техника конечноэлементного моделирования НДС просадочной толщи, позволяющая устаноСтабильность удельного веса грунта позволяет, на наш взгляд, избежать использования его доверительных границ по 1 предельному состоянию.

вить параметр уравнения s1 — осадку грунта в подошве условного фундамента, см. формулу (8). Дается сравнительный анализ результатов расчетов допускаемой нагрузки на сваю по СП 24.13330.2011 и по новому методу.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мустакимов В.Р., Шафигуллин Р.И. Исследование НДС армированного вертикальными элементами песчаного грунта, проявляющего просадочные свойства в объемном лотке // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2008. №1. С. 89–95.

http://izvestija.kgasu.ru/files/1_2008/Mustakimov_89_95.pdf

2. Белодедов Г.П., Приходченко О.Е. Армирование оснований, сложенных просадочными грунтами II типа, элементами повышенной жесткости переменной длины // Инженерный вестник Дона (электронный научный журнал).

2012. №4 (часть 2). http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1366.

3. Русаков А.И. Моделирование свайного основания как системы узлов с парным взаимодействием: теоретические основы метода // Пром. и гражд. стр-




Похожие работы:

«Инструкция по эксплуатации Газовый настенный конденсационный котел со встроенным бойлером CGW 20/120 Wolf GmbH · интернет: www.wolf heiztechnik.de · www.wolf klimat.ru 02/04 RU возможны изменения Содержание Содержание Гарантия / Общие указания Ука...»

«Освоение Ajax, Часть 1: Введение в Ajax Освоение Ajax: эффективный подход к созданию Web-сайтов и знакомство с тем, как работает эта технология Брэт Маклафлин, автор и редактор, O'Reilly Media Inc. 06.12.2005 Ajax, состо...»

«    23 октября 2012 г. Fixed Income Daily Пульс рынка Сделка Роснефти по покупке ТНК-BP не должна оказать существенного влияния на курс рубля до конца 1П 2013 г. Напомним, что на первом этапе обсуждения сделки мы не исключали, что подготовка к ней может обернуться снижением курса рубля...»

«41. СОБИРАТЕЛИ Городские внуки деревни Борск, приезжая на лето к бабушкамдедушкам, лазают за чужими яблоками. в лес. Чудо-лес расположен в ряду деревенских усадеб. Там березы-осины встали так густо и высоко, что делается темновато...»

«СВОДНЫЙ ГОДОВОЙ ДОКЛАД Республики Башкортостан о результатах мониторинга эффективности деятельности органов местного самоуправления городских округов и муниципальных районов Республики Башкортостан по итогам 2015 года СОДЕРЖАНИЕ 3-5 Общая информация о муниципальных образованиях Республики Башкортостан ВВЕДЕНИЕ 1. 7-47 Результаты м...»

«LEGO ® ® MINDSTORMS Education EV3 В поисках сокровищ Е. И. Рыжая, В. В. Удалов КОНСТРУИРУЕМ РОБОТОВ LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 на В поисках сокровищ Электронное издание Лаборатория знаний Москва УДК 373.167 ББК 32.97 Р93 С е р и я...»

«УДК 541.13:547.26,163:546.3-31 Д.Г. КОРОЛЯНЧУК, мл. научн. сотр., ГВНЗ УГХТУ, Днепропетровск, В.Г. НЕФЕДОВ, д-р техн. наук, проф., ГВНЗ УГХТУ, Днепропетровск, О.Г. СЕРЕДЮК, студ., ГВНЗ УГХТУ, Днепропетровск, Н.Я. КУЗЬМЕНКО, д-р техн. наук, проф., ГВНЗ УГХТУ, Днепропетровс...»

«Линии для производства самопрессующихся сыров производительностью 500 кг/смену Предлагаем Вашему вниманию линию для производства самопрессующихся сыров, формуемых насыпью и облад...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.