Методы моделирования системы свайный фундамент грунтовое основание

Обновлено: 16.06.2024

Расчетная модель свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Саргсян Акоп Егишович, Геращенко Виталий Сергеевич, Шапошников Николай Николаевич

Представлены расчетные модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой, а также расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности подошвы ростверка круглой и прямоугольной формы в плане.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

СOMPUTATIONAL MODEL OF PILE FOUNDATIONS WITH ACCOUNT FOR THE EFFECT OF THEIR INTERACTION WITH THE SOIL MEDIA

Текст научной работы на тему «Расчетная модель свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой»

Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики а строительстве ЫгС

А.Е. Саргсян, В.С. Геращенко, Н.Н. Шапошников*

ОАО «Атомэнергопроект»,*ФГБОУВПО «МИИТ»

РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТА ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ГРУНТОВОЙ СРЕДОЙ

Ключевые слова: свайные фундаменты, ростверк, свайное поле, жесткости грунтовой среды, контактная поверхность.

Как известно [1], в настоящее время при выполнении расчетов свайных оснований исходят из упрощенного предположения об абсолютной жесткости зоны расположения свайного поля.

В настоящей работе представлены расчетные модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой [2].

Расчетная схема системы сооружение — свайный фундамент — грунтовая среда основания представлена на рис.

Расчетная схема системы сооружение — свайный фундамент с низким ростверком — грунтовая среда основания

Расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности подошвы ростверка определяются по выражениям, приведенным в табл. 1, 2 [2].

Табл. 1. Выражения для определения эквивалентных интегральных статических жесткостей основания при перемещении жесткого ростверка круглой формы в плане

Вид перемещения Интегральные жесткости, моделируемые пружинами

Горизонтальное поступательное kx - ky - ^ Х У (7 - 8ц,)

Вертикальное поступательное k - 4G,R kz -(1 -и,)

В табл. 1 введены следующие обозначения: цз — осредненное значение коэффициента Пуассона грунтовой среды мощностью, равной высоте свай; GS — осредненное значение модуля сдвига грунтовой среды мощностью, равной высоте свай; R — радиус подошвы ростверка.

Выражения для определения жесткостей основания при общем характере нагру-жения ростверка прямоугольной формы в плане, расположенного на поверхности верхнего слоя грунта в виде линейно-деформируемого полупространства с осреднен-ными динамическими характеристиками, приведены в табл. 2 [3].

Табл. 2. Выражения для определения эквивалентных интегральных статических жесткостей основания при перемещении ростверка прямоугольной формы в плане

Вид перемещения Интегральная жесткость

Горизонтальное по оси х 31,1(1 -ц, х ^(7 - 8ц,)

Горизонтальное по оси у _ 31,1(1 -ц, )о$4А у Щ7 - 8ц,)

Вертикальное по оси г 40,4А г -Цу )

В табл. 2 введены следующие дополнительные обозначения: А = LxLy — площадь подошвы ростверка прямоугольной формы в плане; Ьх, Ly (Хх > Ly) — длина и

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ширина ростверка (фундаментной плиты) на плане соответственно по координатным осям х и у.

Расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной боковой поверхности и на подошве свай определяются выражениями, приведенными в табл. 3.

Табл. 3. Выражения для определения интегральных статических жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности при общем характере перемещения сваи с прямоугольным поперечным сечением

Направление перемещения сваи Интегральная жесткость грунтовой среды

на боковой поверхности сваи на подошве сваи

Горизонтальное по оси х _ 31,1(1 -ЦО^ЛсОс 31,1(1 -ц г)° г а а £ \ х у

х г/л (7 - 8ц) Rs ^(1-ц) К, 1Х ^(7 - ) К

г </л(7 - 8ц) Ку, -ц,1) К

В табл. 3 введены следующие дополнительные обозначения: Лс — высота свай; ах, а у — размеры поперечного сечения свай по направлениям горизонтальных осей х

и у соответственно; 0,= —-, цз = —1- — приведенный статический модуль

70 /ББИ 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 4

Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве ЫгС

сдвига и коэффициент Пуассона грунтов основания по высоте зоны расположения свайного поля; G^, — модуль сдвига и коэффициент Пуассона грунтов на

уровне подошвы свай; Rs — корректирующий коэффициент, учитывающий эффекты взаимодействия сваи в составе свайного куста [1].

При формировании результирующей реакции грунтовой среды на контактной поверхности сваи исходили из следующих предположений:

на стенках боковой поверхности сваи при формировании растягивающих напряжений на контактной поверхности нарушается условие полного прилипания, исходя из предположения, что грунт на растяжение не работает;

при вертикальном перемещении вдоль продольной оси свай по контуру всей боковой поверхности сваи грунты испытывают чистый сдвиг, а на подошве сваи сжатие;

при перемещении свай с прямоугольным поперечным сечением в горизонтальном направлении в грунтовой среде в двух противоположных боковых поверхностях происходит сдвиг грунтов. В передней стенке боковой поверхности по направлению перемещения свай происходит сжатие, а в противоположной стенке — отрыв грунта от поверхности стенки сваи;

при перемещении сваи в горизонтальном направлении на подошве сваи грунты испытывают чистый сдвиг.

1. Саргсян А.Е., Геращенко В.С. Разработка статической и динамической расчетной модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой // Вестник ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. 2010.

2. СП 50-102—2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М. : ФГУП ЦПП, 2004. 83 с.

Поступила в редакцию в феврале 2012 г.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для цитирования: Саргсян А.Е., Геращенко В.С., Шапошников Н.Н. Расчетная модель свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой // Вестник МГСУ. 2012. № 4. С. 69—72.

A.E. Sargsyan, V.S. Gerashchenko, N.N. Shaposhnikov

^MPUTATIONAL MODEL OF PILE FOUNDATIONS WITH ACCOUNT FOR THE EFFECT OF THEIR INTERACTION WITH THE SOIL MEDIA

The authors of the paper present computational models of pile foundations with account for the effect of their interaction with the soil media, as well as the design parameters of integral stiffness of the soil environment contacting the pile sole surface that has round or rectangular caps.

there is no full soil-to-pile contact whenever tensile stresses are formed on the walls of the side surface of a pile, as the soil does not work in tension;

in the course of the vertical travel of piles along their longitudinal axis over the perimeter of their side surface, soils are subjected to simple shear, whereas the pile sole is subjected to compression;

Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering

in the course of the travel of piles having rectangular cross sections in the horizontal direction in the soil media, soil shear is formed in the two opposite side surfaces. The front wall of the side surface is subjected to compression in the direction of the pile travel, while soil is separated from the opposite side surface of the pile shaft;

the pile travel in the horizontal direction causes simple shear of the pile sole.

Key words: pile foundations, cap, pile field, soil stiffness, contact surface.

1. Sargsyan A.E., Gerashchenko V.S. Razrabotka staticheskoy i dinamicheskoy raschetnoy modeli svaynykh fundamentov s uchetom effekta ikh vzaimodeystviya s gruntovoy sredoy [Development of Static and Dynamic Computational Model of Pile Foundations with Account for the Effect of Their Interaction with the Soil Environment]. Vestnik CNIISK V.A. Kucherenko [Journal of Central Scientific Research Institute for Building Structures named after V.A. Koucherenko], Moscow, 2010.

Моделирование свайного основания

Согласно п. 2.37 СНиП 2.02.01-87* "Основания зданий и сооружений", расчёт основания должен производиться из условия совместной работы сооружения и основания.

Я считаю осадку одиночной сваи и её жесткость. Если сваи стоят в одну линию (ленточный ростверк) - эту жёсткость и закладываю в расчёт. Если 2 и более линий, то через таблицу СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов", п.7.4.8

Сваи моделирую длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z, сверху 2 пружины по XY (жесткость 1/10 от жёсткости по Z)

Полезные ссылки

Осадку определяю послойным суммированием для одиночной сваи, ленты и кустов. Для каждого типа строю примерный график нагрузка-осадка (да, там будет 0. Если 0 очень часто появляется, осадку считаю до 0,1 сигма_зж). Можно еще поизгаляться со взаимным влиянием, но нафиг. Эту жесткость итерационно (в разумных пределах) задаю в расчетной схеме. Сваи моделирую до условного защемления. С горизонтальными связями не разобрался - если по приложению (там, где совместное действие) - все улетает далеко. Поэтому пока закрепляю жестко в 3 точках по классике. Dmitry Rudenko , 2013-01-30 11:56 Жёстко лучше ничего не закреплять. Лучше пружинки с большой жёсткостью

Доброго времени суток, спасибо за ваш сайт много узнал.

"Сваи моделирую длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z, сверху 2 пружины по XY (жесткость 1/10 от жёсткости по Z)"

Можете скрин сделать как пружины задать в лире или скаде? Заранее спасибо

Igor Logachev , 2014-09-12 11:45 Дмитрий, как считаете сваю по материалу? Igor Logachev , 2014-09-12 11:47 Узлы и элементы - специальные элементы - ввод связей конечной жесткости

Если имеем сваи-стойки (буронабивные) переменной длины (от 4 до 8 м), заделанные в скальный грунт, как лучше замоделировать?
Сейсмика 8 баллов, потому заделка в ростверк жесткая.

Dmitry Rudenko , 2015-06-29 15:26 Я думаю, что можно просто поставить связи по Z в точках опирания ростверка на сваи.

Вот ваш комментарий на ДВГ.РУ про испытание свай.

"несущая способность при испытаниях статической нагрузкой - это воспринимаемое усилие при осадке в 40 мм. надо разделить на какой-то коэффициент (по СП посмотреть надо) - получим расчётное воспринимаемое усилие. делим на 0,04м и получаем жесткость."

Вопрос 1) Где написано про 40 мм, всегда ли 40 мм?

Вопрос 2) Требуют считать каркас вместе с фундаментами в расчетной схеме. ПРАВИЛЬНО ЛИ БУДЕТ ЗАДАВАТЬ В СКАДЕ КАРКАС НА ФУНДАМЕНТЕ С УПРУГИМ ЗАКРЕПЛЕНИЕМ ПОСЛЕДНЕГО ЕСЛИ ПРИСУТСТВУЕТ СЕЙСМИЧЕСКОЕ ЗАГРУЖЕНИЕ? Меня смущает то, что такое упругое закрепление фундамента, а значит и каркаса повлияет на частоты/амплитуды колебаний, которые по СНиП должны считаться при жестких граничных условиях.

Вопрос 3) Цитирую обязательный к применению п. 5.10 СП 14.13330.2014 "В РДМ следует учитывать динамическое взаимодействие сооружения с основанием. При сейсмичности площадки не более 9 баллов динамические нагрузки, передаваемые сооружением на основание, следует принимать пропорциональными перемещениям самого сооружения. Коэффициенты пропорциональности (коэффициенты упругой жесткости основания) следует определять на основе упругих параметров грунтов, вычисляемых по данным о скоростях упругих волн в грунте или на основе корреляционных связей этих параметров с физико-механическими свойствами грунтов.

Примечание - При учете взаимодействия сооружения и основания возможно как снижение, так и повышение сейсмических нагрузок."

По результатам сейсмического микрорайонирования я получаю скорости упругих волн в грунте, на основании этих показаний для каждого ИГЭ могу определить свой динамический модуль упругости и коэффициент Пуассона, потом по этим данным можно определить закрепления фундаментов и посчитать каркас на сейсмические комбинации.

Затем по обычной геологии посчитать закрепления фундамента и задать их во второй расчетной схеме, и там уже считать только на основные сочетания.

ПРАВИЛЬНО ЛИ Я ПОНИМАЮ РЕАЛИЗАЦИЮ П. 5.10 сп 14.13330.2014 (НО ЭТО ЖЕ ПРОСТО МУЧЕНИЕ КАКОЕ-ТО)?

Читайте также: