Распределение усилий в свайно плитном фундаменте
Обновлено: 30.04.2024
7.5 Особенности проектирования большеразмерных кустов и полей свай и плит ростверка
7.5.1 Расчет конструктивной системы "свайное основание - изгибаемая плита - верхнее строение" в общем случае следует производить в пространственной постановке с учетом совместной работы надземных и подземных конструкций зданий, свайных фундаментов и их основания. Определение внутренних усилий в сваях и плите ростверка следует выполнять численными методами на ЭВМ с использованием апробированных программ, описывающих такое взаимодействие.
7.5.2 При расчете большеразмерных свайных фундаментов деформационные характеристики материала свай, ростверка и надфундаментных конструкций допускается считать упругими, ограничивая расчетные усилия пределами линейной пропорциональности. Механическое поведение грунта должно преимущественно описываться нелинейными моделями.
7.5.3 Механическая работа грунта при определении внутренних усилий в сваях в составе большеразмерных свайных фундаментов преимущественно должна описываться моделями, использующими характеристики грунта, определение которых регламентировано действующими ГОСТ. С целью выявления особенностей механической работы фундаментов и надземных конструкций в отдельных случаях могут применяться более сложные упругопластические модели, учитывающие упрочнение и разупрочнение грунтов, дилатансию и др. (многопараметрические упругопластические модели). Возможность выбора такой модели должна определяться полнотой инженерно-геологических изысканий и уровнем ответственности проектируемых сооружений. При проведении расчетов по многопараметрическим упругопластическим моделям в составе проекта необходимо проводить сопоставление результатов расчета по различным моделям и учитывать возможное увеличение внутренних усилий для всех конструктивных элементов.
7.5.4 При построении расчетной модели основания должны быть назначены необходимые габариты расчетной области и конфигурация конечно-элементной или конечно-разностной разбивки. Размеры области основания, примыкающей к свайному фундаменту и учитываемой при расчете свайного основания, должны обеспечивать отсутствие существенного влияния граничных условий на результаты расчетов.
7.5.5 При проведении расчетов фундаментов следует учитывать влияние устройства котлована, его ограждающих конструкций, последовательности возведения блоков, частей и очередей сооружения, неоднородности в геологическом строении.
7.5.6 Расчетная модель большеразмерных кустов и полей свай должна строиться таким образом, чтобы содержать погрешность в сторону запаса надежности проектируемых фундаментных и надземных конструкций. Если заранее такая погрешность не может быть определена, необходимо проведение уточняющих расчетов и определение наиболее неблагоприятных воздействий на конструкции. Также следует учитывать возможные неопределенности, связанные с назначением расчетной модели и выбором деформационных и прочностных показателей грунтов основания. Для этого при проведении компьютерных расчетов большеразмерных групп свай и свайно-плитных фундаментов рекомендуется проводить сопоставление отдельных результатов расчета элементов расчетной схемы с аналитическими решениями, выполнять сопоставительные или альтернативные расчеты по различным геотехническим программам.
7.5.7 При расчетах, использующих для каждого i-го слоя грунта только стандартные деформационные параметры грунтов ( - модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, - модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения и - коэффициент Пуассона i-го слоя грунта), допускается глубину расчетной области назначать так же как и при расчетах осадок по схеме условного фундамента подраздела 7.4. При проведении расчетов по многопараметрическим моделям глубина сжимаемой толщи должна определяться на основании проведенных расчетов.7.5.8 По результатам расчетов должна быть выявлена качественная и количественная картина группового и краевого эффектов в свайном основании, т.е. особенности работы свай, находящихся на разных участках свайного поля. Необходимо учитывать увеличение податливости свай, работающих в составе свайной группы (поля, куста) по сравнению с работой одиночных свай, а также переменность сопротивления свай и грунта в зависимости от их местоположения (краевого: углового, торцевого и пр.; внутреннего: центрального, промежуточного и пр.; в разреженной или сгущенной части и пр.) в группе.
7.5.9 При расчете надземных и фундаментных конструкций зданий допускается свайное основание описывать с помощью линейных и нелинейных контактных элементов податливости. Характеризующие эти элементы зависимости "нагрузка - осадка" для голов свай и межсвайной подошвы плиты-ростверка рекомендуется определять путем пространственного расчета свайного основания по деформациям в диапазоне нагрузок, характеризующем возможные перепады расчетных реакций в головах свай и межсвайного грунта. Допускается описывать работу нелинейных контактных элементов податливости путем нескольких итераций с изменением (пересчетом) жесткостей линейных контактных элементов.
7.5.10 Для определения жесткостных характеристик основания допускается заменять пространственный расчет свайного основания в целом расчетом его характерных фрагментов. При проведении таких расчетов допустимо изгибаемый ростверк принимать абсолютно жестким.
7.5.11 Концентрацию сдвиговых деформаций и пластическое течение грунта по границе "свая - грунт" следует описывать путем использования специальных "интерфейсных" (контактных) элементов или надлежащего сгущения конечно-элементной (конечно-разностной) разбивки.
7.5.12 Для сооружений I уровня ответственности (ГОСТ 27751) расчет ростверков большеразмерных свайных фундаментов должен осуществляться только в нелинейной постановке. Для сооружений II и III уровней ответственности допускается выполнять расчет изгибаемого ростверка с использованием модели упругого основания, характеризуемого переменными в плане коэффициентами жесткости. Эти коэффициенты назначаются по результатам расчета свайного фундамента по деформациям согласно подразделу 7.4. При этом при проектировании конструкции плитного ростверка следует выбирать наиболее неблагоприятные случаи возможного распределения сопротивлений свай в плане. Выбор толщины ростверка определяется расчетом на продавливание.
7.5.13 Армирование плиты ростверка выполняется арматурными сетками или отдельными стержнями в соответствии с СП 63.13330. При этом необходимая величина рабочего армирования ростверка определяется по действующим в его сечениях усилиям, определенным согласно требованиям настоящего раздела.
7.5.14 Расчет по прочности материала ствола свай в составе свайно-плитных фундаментов, большеразмерных кустов и полей свай следует осуществлять с учетом возможности перегрузки свай, для чего расчет свай по прочности ее материала следует вести на нагрузки, в 1,5 раза превышающие расчетную величину усилий в сваях. При проведении указанных расчетов следует учитывать местоположение свай в составе фундаментов.
7.5.15 Большеразмерные кусты и поля свай следует проектировать с учетом возможности передачи нагрузки на грунт непосредственно через подошву плиты ростверка, в связи с чем в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по соответствующей подготовке основания. При назначении глубины заложения плитной части свайно-плитного фундамента необходимо учитывать сезонное промерзание грунтов.
7.5.16 В проекте свайных и плитно-свайных фундаментов сооружений первого уровня ответственности следует предусматривать установку специальных датчиков измерения усилий в наиболее нагруженных сваях сооружения. Датчики должны быть установлены не менее чем в 2-рядовых, 2-угловых и 2-краевых сваях в наиболее нагруженных частях сооружения.
7.5.17 При устройстве буронабивных свай диаметром, превышающим 800 мм, не менее 10% из них, (а при нагрузке более 500 кН - все сваи) должны быть запроектированы с арматурными каркасами, оснащенными специально предусмотренными трубками, обеспечивающими возможность контроля сплошности и прочности бетона свайных стволов неразрушающими методами.
7.6 Особенности проектирования свайных фундаментов при реконструкции зданий и сооружений
7.6.1 Применение свайных фундаментов при реконструкции зданий и сооружений наиболее целесообразно при значительном увеличении нагрузки на основание и при наличии в основании слабых грунтов.
Для свайных фундаментов могут быть использованы забивные, вдавливаемые, буроинъекционные и другие виды свай при соответствующем обосновании.
7.6.2 Свайные фундаменты при реконструкции зданий и сооружений следует проектировать в соответствии с требованиями настоящего подраздела и подразделов 7.1-7.4. Исходные данные для проектирования помимо указанных в 4.1 должны содержать результаты обследования оснований, фундаментов и конструкций реконструируемого здания, а согласно 5.14-5.17 в условиях существующей застройки также зданий и сооружений, попадающих в зону влияния реконструкции (см. ГОСТ Р 53778).
7.6.3 Инженерно-геологические изыскания для реконструкции должны проводиться в соответствии с требованиями раздела 5 и с учетом дополнительных указаний разделов 9-13 настоящего СП.
7.6.4 В проектах реконструкции оснований и фундаментов зданий и сооружений должны приниматься такие решения, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и несущая способность грунтов.
7.6.5 Фундаменты из забивных свай, проектируемые для реконструкции в условиях существующей застройки, должны проверяться на безопасность по условиям динамических воздействий на конструкции близкорасположенных зданий и сооружений в соответствии с требованиями 4.8, а также на безопасность по условию смещения грунта вокруг погружаемых свай.
Безопасное по условиям динамических воздействий расстояние r, м, от погружаемых свай до зданий или сооружений, как правило, должно назначаться не менее 25 м.
7.6.6 Если расстояние r от ближайших погружаемых свай меньше 25 м, допустимые безопасные расстояния следует устанавливать исходя из условия, чтобы скорость вертикальных колебаний фундамента V, см/с, на расстоянии r от погружаемой сваи не превышала предельно допустимого значения для данного здания или сооружения, которое должно устанавливаться в зависимости от конструктивных особенностей здания или сооружения и категории их состояния. Для зданий, находящихся в удовлетворительном состоянии, при забивке свай молотами допустимые значения скоростей колебаний могут быть определены по таблице 18. В необходимых случаях, в том числе при вибропогружении свай, допустимые безопасные расстояния должны уточняться на основе инструментальных исследований параметров колебаний грунта и сооружений при пробном погружении свай.
Примечание - Уменьшение негативного динамического воздействия от забивки свай на существующие здания и сооружения возможно путем погружения свай в лидерные скважины, применением гидромолотов с большой массой их ударной части при малой высоте ее подъема, вибропогружения и др.
Распределение нагрузок в свайно-плитных и усиленных сваями фундаментах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Кравченко П.А.
Приведены результаты исследования распределения нагрузок между сваями и фундаментами усиления. Сравниваются результаты экспериментов с усиливаемыми и свайно-плитными фундаментами . Выявлено, что в обоих случаях существует стабильная зависимость в распределении нагрузок. Однако величин нагрузок, передаваемых сваями на основание в случае усиления фундамента , существенно меньше по сравнению с величинами нагрузки, передаваемой сваями на основание при использовании свайного фундамента.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Кравченко П.А.
Распределение нагрузок в свайно-плитных фундаментах Экспериментально-теоретические исследования моделей свайно-плитных фундаментов Свайно-плитные фундаменты на комбинированном основании Исследование совместной работы ленточного фундамента и инъекционных свай, используемых для его усиления в глинистом грунте Развитие метода оценки загружения отдельных фундаментов для их усиления в глинистых грунтах с использованием инъекционных свай i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Loading Distribution in Piled Raft and Pile Forced Foundations
This article presents the results of the research of distribution of loadings between piles and strengthened foundations, as well as the comparison of results of experiments on strengthened and piled raft foundations. Both cases demonstrated a stable dependence in distribution of loadings. However, the rate of loadings transferred by piles to the basis in case with the strengthened foundation is essentially lower, than those in case with the pile-raft foundation.
Текст научной работы на тему «Распределение нагрузок в свайно-плитных и усиленных сваями фундаментах»
Техника и технологии
1. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Н. Н. Кошкин. - М. : Машиностроение, 1976. - С. 297-336.
2. Теория холодильных машин и тепловых насосов / Т В. Морозюк. - М. : Студия «Негоциант», 2006.- С. 537-552.
3. Тепловые насосы в энергетике железнодорожного транспорта / Е. Т Бартош. - М. : Транспорт, 1985.- С. 180-213.
4. Теплообменные аппараты холодильных установок / Г. Н. Данилова, С. Н. Богданов. -М. : Машиностроение, 1986. - С. 62-175.
УДК 624.139 П. А. Кравченко
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК В СВАЙНО-ПЛИТНЫХ И УСИЛЕННЫХ СВАЯМИ ФУНДАМЕНТАХ
Приведены результаты исследования распределения нагрузок между сваями и фундаментами усиления. Сравниваются результаты экспериментов с усиливаемыми и свайно-плитными фундаментами. Выявлено, что в обоих случаях существует стабильная зависимость в распределении нагрузок. Однако величин нагрузок, передаваемых сваями на основание в случае усиления фундамента, существенно меньше по сравнению с величинами нагрузки, передаваемой сваями на основание при использовании свайного фундамента.
свайно-плитный фундамент, усиление фундаментов, несущая способность, осадка.
В последнее время при реконструкции исторических зданий центральной части Санкт-Петербурга популярны устройство мансард, наращивание дополнительных этажей. Работы по реконструкции отдельных сооружений в исторических районах нередко приводят к понижению уровня грунтовых вод. В связи с активным освоением подземного пространства в последние годы активизировался процесс гниения лежней и свай в Стокгольме, Хельсинки и Петербурге. Кроме
того, в процессе длительной эксплуатации зданий и сооружений происходят деформации конструкций, связанные с неравномерными осадками основания.
В перечисленных случаях, как правило, рассматриваются вопросы усиления основания и фундаментов зданий, одним из которых является пересадка здания на сваи [1, 2]. Для проектирования усиления фундаментов с применением различных типов свай разработано большое количество расчетных методик, позволяющих оценить несущую
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
способность самих свай, но, к сожалению, большинство из них не учитывает несущую способность существующего фундамента в системе «фундамент - свая - грунт». Такой подход дает определенный запас несущей способности, однако приводит к удорожанию строительства.
Учет совместной работы свай с усиливаемым фундаментом не нашел отражения в научной и технической литературе. Эксперименты, которые позволили бы оценить несущую способность усиленного фундамента, оценить распределение нагрузок между усиливаемым фундаментом и сваями, не проводились. Проведение таких экспериментов в натурных условиях действительно проблематично. Из научно-технической литературы известны эксперименты, выполнявшиеся в лотках [3]. Однако фактически эти эксперименты моделировали плитно-свайный, а не усиливаемый фундамент, т. е. модели свай и модель фундамента формировались одновременно.
Распределение нагрузок в свайных (свайно-плитных) фундаментах на данный момент изучено более, нежели распределение нагрузок при усилении фундаментов. Это направление освещено как отечественными учеными [5, 6, 7], так и зарубежными [8, 9]. Однако в подобных работах рассматриваются, как правило, свайные и свайно-плитные фундаменты на сваях длиной 9 м и более как в случаях натурных испытаний, так и в случаях лоткового моделирования.
В настоящей статье приводятся результаты лотковых экспериментов, которые показывают разницу в работе усиливаемого и плитно-свайного фундамента. Рассмотрена ситуация с усилением фундаментов зданий в центральной части Санкт-Петербурга, имеющих типичную ширину подошвы 1,2.. .1,8 м, усиливаемых короткими сваями диаметром 0,12-0,25 мм. Эксперименты подтверждают необходимость учета перераспределения нагрузок при проектировании как свайноплитных фундаментов, так и свай усиления. Кроме того, в статье приведены данные, показывающие особенности работы свай при усилении фундаментов.
1 Описание модели
С целью изучения особенности распределения нагрузок между существующими фундаментами и сваями усиления в процессе увеличения нагрузок на фундаменты в лаборатории кафедры «Основания и фундаменты» ПГУПС было выполнено несколько серий лотковых экспериментов. Методика моделирования принята на основании методических указаний [10]. Для исследований была изготовлена модель свайного фундамента размерами в плане 1,5*1,5 м с четырьмя сваями длиной 3 м и диаметром 0,16 м в масштабе 1:10. Штамп был изготовлен из оргстекла толщиной 50 мм. Сваи были выполнены из алюминиевых трубок диаметром 16 мм с толщиной стенки 1,5 мм. Для определения нагрузки на каждой свае было установлено механическое измерительное оборудование (рис. 1).
Диаметр круглого в плане лотка 710 мм, высота - 1300 мм. Грунтовые условия моделировались пылеватым песком, что типично для верхней части геологического разреза центральной части Санкт-Петербурга. Перед началом каждого эксперимента песок извлекался из лотка и укладывался обратно с послойным уплотнением. Далее режущим кольцом отбирались пробы грунта и определялись их плотность и влажность. Серии экспериментов проводились в грунте с плотностью в диапазоне от 1,38 до 1,42 г/см3 при влажности грунта от 7,55 до 8,16 %.
Рис. 1. Модель фундамента, усиленного сваями
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Техника и технологии
Нагрузка на штамп передавалась через шток, закрепленный на нагрузочной раме. Нагрузка увеличивалась пошагово после стабилизации осадок от предыдущей ступени. В качестве критерия стабилизации принималась осадка, не превышающая 0,01 мм за 15 минут. Все эксперименты были трижды повторены.
2 Оценка расчетного сопротивления
и несущей способности основания
Для проведения экспериментов необходимо было задаться граничными условиями, характеризующими величины нагрузок на фундаменты.
Считается, что при превышении нагрузкой по подошве фундамента значения расчетного сопротивления Строительные нормы и правила Российской Федерации [6] не гарантируют нормальных условий эксплуатации сооружения.
В случаях, когда нагрузка по подошве фундамента находится в интервале между расчётным сопротивлением и предельным давлением, возникает необходимость усиления фундамента.
С целью определения величины несущей способности и расчетного сопротивления основания штампа была выполнена серия экспериментов с пошаговым нагружением штампа размерами 15*15 см (что соответствует размерам модели плиты фундамента). Нагрузка на каждой ступени нагружения составляла 9 кг.
Значение расчетного сопротивления в трех экспериментах, определенное по ощутимому увеличению интенсивности приращения осадки штампа, составило 94 кг (41,78 кПа), 90 кг (40,00 кПа) и 76 кг (33,78 кПа) соответственно. При этом расхождение по величине расчетного сопротивления не превысило 19,1 %. Несущая способность штампа в рассматриваемых условиях достигается при нагрузке от 184 кг (81,78 кПа) до 189 кг (84,00 кПа). Таким образом, расхождение по несущей способности не превысило 2,7 %.
3 Распределение нагрузок
в свайно-плитном фундаменте
При проведении серии экспериментов с моделью свайно-плитного фундамента исследовалось распределение нагрузок между сваями и плитой, а также изменение несущей способности такого фундамента по сравнению с фундаментом на естественном основании.
Максимальное расхождение результатов (осадок) в трех экспериментах не превысило 18,3 %, в то время как расхождение по несущей способности не превысило 7,5 %.
При постоянном стабильном росте нагрузки на сваи по мере нагружения модели фундамента после приложения нагрузки порядка 30 кг наблюдалась стабилизация отношения нагрузки, передаваемой сваями на основание, к общей нагрузке на штамп (в процентном соотношении).
В диапазоне нагрузок на фундамент от 20 до 100 кг наблюдалось снижение доли передачи нагрузок на сваи с 31 до 22 %. При превышении общей нагрузкой значения 100 кг наблюдалось снижение составляющей нагрузки, передаваемой сваями на основание, с последующей стабилизацией значений в процентном отношении к общей нагрузке. Далее, после стабилизации вплоть до срыва, нагрузка, передаваемая на сваи, находилась в пределах от 21 до 24 %. При этом приращение нагрузки, воспринимаемой сваями, оставалось практически постоянным.
По результатам экспериментов можно сделать вывод о том, что в условиях моделирования свайно-плитного фундамента на сваи передается не более 24 % общей нагрузки, в то время как ростверк передает на грунт не менее 76 % общей нагрузки.
При сопоставлении результатов измерения осадки штампа и модели свайно-плитного фундамента хорошо видно, что после превышения нагрузкой значения расчетного сопротивления осадка модели свайноплитного фундамента существенно меньше, чем у штампа без свай. Несущая способность штампа без свай составила 184 кг (81 кПа), как сказано выше; модели свайно-
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
плитного фундамента - 270 кг (120 кПа). Соответственно использование свай длиной 30 см для модели свайно-плитного фундамента размером 15*15 см дает прирост несущей способности в 46,7 %.
4 Распределение нагрузок
при усилении фундамента сваями
В серии экспериментов с моделью усиливаемого фундамента исследовалось распределение нагрузок между сваями и плитой, а также приращение несущей способности такого фундамента по сравнению со свайноплитным фундаментом и фундаментом на естественном основании. В экспериментах использовался штамп и модели свай, аналогичные применявшимся в модели свайноплитного фундамента.
С целью изучения распределения нагрузок при усилении существующего фундамента была принята следующая последовательность эксперимента. На подготовленное основание устанавливалась модель фундаментной плиты. Далее пошагово прикладывалась нагрузка до достижения значения в 81 кг, соответствующего значению расчетного сопротивления грунта по результатам штамповых испытаний. После этого по направляющим через штамп в грунт вдавливались сваи и закреплялись в измерительном оборудовании. Штамп при этом находился под нагрузкой. По завершении установки, закрепления всех свай и стабилизации технологической осадки продолжалось нагружение штампа.
Эксперимент проводился до провальной осадки модели фундамента. Результаты трех экспериментов имели высокую степень корреляции. Максимальное расхождение результатов по осадкам в трех экспериментах не превысило 14,6 %, по несущей способности - 3,1 %.
Увеличение нагрузки на сваи наблюдалось по линейной зависимости во всем диапазоне нагрузок. В процентном соотношении к общей нагрузке на штамп нагрузка на сваи изменялась нелинейно. Максимальное про-
центное соотношение нагрузки, передаваемой через сваи, по отношению к полной нагрузке было достигнуто при значении 273 кг и составило 12 %. Однако, при пересчете нагрузки на сваи в отношении к дополнительной нагрузке (приложенной после установки свай), после достижения дополнительной нагрузкой значения 63 кг, доля нагрузки на сваи стабилизировалась до значений 15-17 %.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.При этом, начиная с нагрузки 117 кг, наблюдалась существенно меньшая осадка усиленного фундамента по сравнению со свайно-плитным фундаментом (до 46 %), а существенного увеличения несущей способности усиленного фундамента по сравнению со свайно-плитным не зафиксировано (увеличение несущей способности не превышает 5,5 %).
Таким образом, можно сделать вывод о том, что в условиях лоткового моделирования, при использовании свай диаметром 16 мм и длиной 300 мм для усиления фундамента размерами в плане 150*150 мм, нагрузка, передаваемая на основание через сваи, постоянна и не превышает 17 % от дополнительной нагрузки, прикладываемой после усиления.
По результатам экспериментов можно сделать следующие выводы:
1. Процентное соотношение нагрузки, воспринимаемой сваями как в случае со свайноплитным, так и с усиливаемым фундаментом, можно считать постоянной величиной. В то же время при одинаковых грунтовых условиях и геометрических параметрах модели существуют различия в распределении нагрузки между сваями и ростверком (усиливаемым фундаментом) при моделировании свайно-плитного и усиливаемого фундамента. Сопоставление распределения нагрузок при моделировании рассмотренных в статье фундаментов представлено в графическом виде на рис. 2.
2. В свайно-плитном фундаменте сваи передают на основание 21-24 % общей на-
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
Техника и технологии
Нагрузка на штамп, кг
• Нагрузка на сваи в % от общей нагрузки при усилении А Нагрузка на сваи в % от доп. нагрузки при усилении
• Нагрузка на сваи в кг при усилении А Нагрузка на сваи в % при свайно-плитном фундаменте
• Нагрузка на сваи в кг при свайно-плитном фундаменте
Рис. 2. Диаграмма усредненных осадок модели свайно-плитного фундамента, усиленного фундамента и штампа без свай
грузки. В случае же с усилением сваями фундамента давление на подошве которого приблизительно соответствует величине расчетного сопротивления грунта, нагрузка, передаваемая на сваи, составляет 15-17 % от нагрузки, прикладываемой к штампу после усиления. Разница в передаваемой сваями на основание нагрузке в случаях со свайно-плитным и усиливаемым фундаментом составляет более 40 %. Полученные в ходе эксперимента данные свидетельствуют о существенном занижении оценки несущей способности как усиливаемых, так и свайно-плитных фундаментов при проектировании в соответствии с требованиями нормативной документации.
3. Несмотря на то что роль свай в передаче нагрузки от фундаментов на основание в случаях усиления не так значительна, как
в случаях со свайно-плитным фундаментом, осадка свайно-плитного фундамента по сравнению с осадкой усиливаемого фундамента развивается более интенсивно. Однако при усилении фундамента сваями существенного прироста несущей способности по сравнению с аналогичным свайноплитным фундаментом не зафиксировано. При этом отмечен существенный прирост несущей способности как в случае с фундаментами усиления, так и в случае с свайноплитными фундаментами. Это свидетельствует об эффективности усиления (рис. 3). Согласно требованиям нормативной документации [8, 9] оценка несущей способности таких фундаментов ниже несущей способности фундамента, не усиленного сваями, что противоречит полученным в результате эксперимента данным.
Расчет фундаментных плит на свайном основании Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Журавлев Евгений Петрович, Макаркин Сергей Викторович, Алехин Владимир Николаевич
В статье рассматриваются варианты моделирования свайного основания с использованием метода конечных элементов при расчете зданий. Свайное основание моделировалось в виде отдельных стержневых конечных элементов в программном комплексе «Лира 9.4» или с использованием специальных конечных элементов-свай в программном комплексе «ING+ 2008». По результатам расчета в программном комплексе «Лира 9.4» и в программном комплексе «ING+ 2008» было произведено армирование фундаментной плиты , произведен сравнительный анализ, сделаны выводы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Журавлев Евгений Петрович, Макаркин Сергей Викторович, Алехин Владимир Николаевич
Оценка эффективности свайно-плитных фундаментов с промежуточной подушкой на примере высотных зданий в сейсмических районах Краснодарского края Практическая реализация метода вертикального армирования неоднородного основания для компенсации неравномерной деформируемости грунтового массива и снижения сейсмических воздействий на надземное сооружение Моделирование напряженно-деформированного состояния кирпичного здания на свайном фундаменте при его надстройке Обоснование рациональной конструкции фундамента здания с высоким центром тяжести для строительства в сейсмическом районе Опыт реализации нестандартных методов проектирования и строительства фундаментов высотных зданий в сейсмических районах i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Текст научной работы на тему «Расчет фундаментных плит на свайном основании»
УДК 624.15 Журавлев Е.П. Макаркин С. В. Алехин В.Н.
Расчет фундаментных плит на свайном основании
Журавлев Евгений Петрович
Макаркин Сергей Викторович
канд. техн. наук, доцент УГТУ-УПИ.
канд. техн наук, проф. декан строительного факультета УГТУ-УПИ
Shuravlev Е. P., Makarkin S.V., Alechin V. N.
CALCULATION OF FOUNDATION SLAB ON PILE BASE
В современной практике проектирования возможны различные варианты моделирования свайного основания при расчете зданий с использованием метода конечных элементов. Нами были рассмотрены два варианта моделирования свайного основания.
Рассмотренные варианты моделирования свайного основания были реализованы при расчете десятиэтажного монолитного здания. Высота здания 37 м с подвалом и техническим этажом. Фундаментная плита имеет размеры в плане 29,2x21,5 м (см. рисунок 1). Толщина плиты принята 0.9 м. В проекте применены забивные железобетонные сваи длиной 12 м сплошного квадратного сечения (0,3х0,3 м).
Шаг свай принят 1,2 м в двух направлениях, количество свай 453 шт. Грунтовые условия площадки: слой № 1 — песок мелкий рыхлый, h1 = 1.8 тЕ1 = 8 МПа; слой №
Рисунок 1. Схема расположения фундаментной плиты, стен и колонн подвала
Слой № 1 Слой №2 Слой № 3 Слой № 4 Слой № 5 Слой №6,7
Рисунок 2. Схема работы сваи в грунте
2 — глина тугопластичная к2 = 2.4 тЕ2 = 10 МПа; слой № 3 — суглинок текучепластичный к3 = 1.2 т Е3 = 2МПа; слой №4 — глина мягкопластичная к = 5.8 тЕ3 = 7МПа; слой № 5 — суглинок тугопластичный к5 = 2.8 т Е5= 6 МПа; слой № 6 — суглинок тугопластичный к3 = 8 тЕ3 = 12 МПа.
Первый вариант свайного основания был реализован с использованием ПК «Лира 9.4». Схема работы сваи представлена на рисунке 2. Коэффициенты постели по боковой поверхности для стержневого конечного элемента (КЭ) № 10, моделирующего сваю, рассчитывались по рекомендациям [1]. Для КЭ № 210 под нижним концом сваи учитывался кусочно-линейный закон деформирования материала [2]. Этот элемент моделировал отпор грунта под острием сваи, трение боковой поверхности сваи о грунт, и позволил произвести расчет в нелинейной постановке.
Максимально допустимые напряжения для КЭ № 210 рассчитывались исходя из несущей способности сваи по грунту. Относительные деформации, соответствующие несущей способности сваи при задании билинейного закона деформирования материала, рассчитывались исходя из начального модуля деформации грунта под нижним концом сваи.
Результаты расчета здания с фундаментной плитой на свайном основании при учете физически нелинейной работы свай в грунте представлены на рисунках 3, 4.
По результатам расчета здания при учете его совместной работы с фундаментной плитой на свайном основании можно сделать следующие выводы:
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.различным схемам армирования фундаментной плиты;
3 При моделировании свайного поля в ПК «Лира 9.4» рекомендуется задавать жесткость крайних рядов свай в 2-3 раза больше получившейся при расчете с использованием рекомендаций [1]. В этом случае при расчете в ПК «Лира 9.4» можно получить распределение усилий в сваях, согласующиеся с распределением усилий, получен-
Рисунок 3. Погонные значения изгибающих моментов в фундаментной плите а) по сечению 1-1; б) по сечению 2-2 (см. рис. 1.)
Рисунок4. Распределение продольныхусилий в сваях а) сечение 1-1; б) сечение 2-2 (см. рис. 1.)
4 Для обеспечения распределяющей функции плитного фундамента следует предусматривать непрерывное (фоновое) верхнее и нижнее армирование фундаментной плиты продольной рабочей арматурой, площадь которой должна составлять не менее 20% от соответствующей максимальной расчетной в зонах усиления [4].
Список использованной литературы
1 СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М.: ГУП НИИОСП. ФГУП ЦПП, 2004.
2 Стрелец-Стрелецкий Е. Б., Бо-говис В. Е. «Лира 9.4». Руководство пользователя. Основы: Учеб. пособие. Киев: Факт. 2008. 164 с.
4 Сорочан Е. А., Безволев С. Г. Рекомендации по проектированию фундаментных плит // Информационный вестник Мособлгосэкспертизы. 2003. выпуск № 3. С. 26-28.
Распределние усилий между сваями в свайном поле
файл не качается, блин, придется забежать к тебе ))
а что тебя на шарнирное опирание сподвигло?
Геотехника. Теория и практика
Последний раз редактировалось AMS, 25.01.2008 в 16:57 .Разумный выбор присутствует, это хорошо.
Но если абстрагироваться от зависимостей и конкретных расчетов, то ЛИЧНО МНЕ кажется более надежным, когда здание "держит" сваи+околосвайный грунтмассив, принцип "розетки" так сказать ) Сильно "жирно" для свай работать только на сжатие.
Хотя. если появляются проблемы с прочностью именно материала свай, то приходится выкручиваться, что у Ромки и просходит..судя по всему.
что-то зацепило меня это.
если с грунтовой подушкой - то
-не будет выдергивания
-через силы трения передадутся минимальные горизонтальные силы, в отличии от другого метода
-не надо делать проверку устойчивости грунта вокруг сваи. кстати. есть там западлисткая величина hд, формула которой неоднозначна как в СНиП так и в Пособии по сваям.
зато появляется потребность в определении Куст по опрокидыванию, в то время как при другом методе это не нужно. вообщем сплошное творчество..
Коллеги, спасибо за внимание к теме.
Здание высокое, а сваи буронабивные, поэтому тяжело добиться нормальной несущей способности сваи на выдергивание. Поэтому применена промежуточная щебен подушка.
2 AMS
На счет увеличения расстояния между сваями. Дело в том, что я привел отвлеченную простую схему, подобрав усилия так, чтобя был отрыв ростверка от щебеночной подушки. На самом деле у меня огромная плита на свайном поле.
2 S_konstr
По-моему, это и есть правильное решение. Только во втором варианте уравнение моментов принято относительно нулевой ординаты эпюры давлений? Не понял, почему Вас не устроил 1 вариант.
У меня около 10 рядов свай (а не 3 как в примере). Поэтому, видимо, придется составлять систему из 10 уравнений все-таки относительно свай, а не нулевой ординаты.
Путаница в голове осталась.
Читайте также: