WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В четвертой главе сформулированы основные положения расчетной схемы горизонтально нагруженных ФВК и разработан на этой основе метод расчета таких фундаментов на горизонтальную нагрузку.

Основные положения разработанного метода расчета горизонтально нагруженных ФВК следующие.

1. Деформированную схему горизонтально нагруженного ФВК можно представить в виде заглубленного в грунт абсолютно жесткого стержня, поворачивающегося вокруг некоторой точки.

2. В качестве расчетной модели грунтового основания принимается модель местных деформаций, в которой расчетным параметром основания является коэффициент постели.

3. Общее сопротивление ФВК действию горизонтальной нагрузки формируется сопротивлением грунта по боковой поверхности с противоположной стороны от действующей горизонтальной нагрузки и сопротивлением грунта в области уширенного основания, величина которого зависит от объема втрамбованного щебня.

4. В связи с тем, что ФВК применяются с уширенным основанием, при этом горизонтально нагруженный фундамент взаимодействует с грунтом основания на значительную глубину, в расчетной схеме следует учитывать многослойность основания. При этом расчетные параметры грунта целесообразно определять с использованием данных статического зондирования.

Расчетная схема горизонтально нагруженного ФВК представлена на рис.3.

Важным моментом при принятии расчетной схемы горизонтально нагруженного ФВК является наличие уширенного основания. Результаты выполненных исследований показали, что уширенное основание оказывает существенное влияние на сопротивление перемещению горизонтально нагруженного ФВК. Для учета влияния уширенного основания введено понятие коэффициента уширения kуш, который доложен быть kуш 1 и определяться зависимостью

kуш =, (1)

где - фактический объем втрамбованного щебня, м3;

- оптимальный объем втрамбованного щебня, м3.

а) б)

Рис.3. Расчетные схемы горизонтально нагруженного ФВК

без уширения (а) и с уширением (б)

За принят объем, создающий максимальный диаметр уширения, принимаемый в соответствии с СП 50-101-2004 равным 2dн (где dн – диаметр трамбовки в нижнем сечении).

Из условия равновесия действующих и реактивных сил были получены формулы для определения перемещений и усилий в фундаменте при принятых граничных условиях

z = l, Ml = 0, Ql = P kуш, (2)

где P – реактивная сила, возникающая от сопротивления уширения, определяемая по формуле (3).

kуш – коэффициент уширения, определяемый по формуле (1).

. (3)

Физический смысл kуш заключается в следующем. При kуш=0 (уширение отсутствует) имеет место расчетная схема, представленная на рис.3а. При kуш=1 (максимальный объем уширения) имеет место расчетная схема показанная на рис.3б, при этом в граничных условиях (2) добавляется ul=0, а Р0 и определяется по формуле (3). При промежуточных значениях 0<kуш >1 ul 0 и Р=0.

Коэффициенты I1 I5 определяются по формулам

I1=12А-6В ; I2=4С - 6В ; I3=4С - 3D ; I4=I1l + I2 ; I5=I2l+I3 (4)

А = Czi ( zi - zi-1 ) ; В = Czi ( z2i - z2i-1 ) ; (5)

С = Czi ( z3i - z3i-1 ) ; D = Czi ( z4i - z4i-1 ),

где zi и zi-1 - расстояние от расчетной поверхности грунта до подошвы и кровли i-го слоя грунта, м.

. (6)

Коэффициент постели Cz определяется по формуле

, (7)

где (8)

m - количество точек зондирования;

qi - сопротивление i-го слоя грунта под наконечником зонда по данным статического зондирования со стабилизацией установкой С-832, кН/м2.

diср - средний размер стороны сечения фундамента в i - ом слое грунта, м.

Основным фактором, определяющим криволинейность графиков «горизонтальная нагрузка-перемещение» является нелинейность работы грунтового основания. Показано, что при нагрузке на фундамент в пределах до 0,3Но (где Но – нагрузка при перемещении сваи в уровне поверхности грунта 0,01 м) зависимость между нагрузкой и перемещением носит линейный характер, а с увеличением нагрузки происходит искривление. Для построения расчетной зависимости «горизонтальная нагрузка-перемещение» предлагается использовать метод последовательных приближений, заключающийся в пересчете коэффициента постели на каждой итерации по напряжениям и перемещениям фундамента.

Разработанный метод расчета реализован на ЭВМ, и выполнены сопоставления расчетных данных с результатами статических испытаний опытных фундаментов. Расхождение результатов расчетов с использованием статического зондирования составляет в среднем -14,2%.

Пятая глава посвящена рекомендациям по проектированию горизонтально нагруженных ФВК и практическому внедрению полученных результатов.

ФВК рассчитывается на горизонтальные нагрузки как жесткий стержень пирамидальной формы, заглубленный в многослойное основание с постоянными в пределах отдельных слоев коэффициентами постели, определяемыми по данным статического зондирования грунтов. Разделение основания на слои производится согласно данным статического зондирования. Расчетная величина коэффициента постели i-го слоя грунта с использованием данных статического зондирования грунтов определяется по формуле (7).

Первоначально расчет горизонтально нагруженного ФВК выполняется в линейной стадии и определяются перемещения uо, угол поворота o фундамента в уровне поверхности грунта и усилия в фундаменте – значения изгибающих моментов и поперечных сил по глубине фундамента.

Для построения графика «горизонтальная нагрузка-перемещение» выполняется расчет с использованием метода последовательных приближений, заключающийся в пересчете коэффициента постели на каждой итерации по напряжениям и перемещениям фундамента.

С целью автоматизированного проектирования фундаментов в вытрамбованных котлованах разработана программа расчета на горизонтальную нагрузку с использованием данных статического зондирования грунтового основания «FGN».

Исходные данные для расчета по программе «FGN» включают:

- действующие нагрузки;

- геометрические размеры фундамента;

- данные статического зондирования или модуль деформации грунта.

В результате выполненного расчета определяются перемещение фундамента в уровне поверхности грунта и возникающие усилия (изгибающий момент и поперечная сила) по глубине фундамента. Для построения зависимости «горизонтальная нагрузка-перемещение» приводятся значения перемещений в уровне поверхности грунта uо в зависимости от величины горизонтальной нагрузки Но.

В результате использования выполненных исследований для оценки НДС оснований горизонтально нагруженных фундаментов при проектировании здания «Автосалона и станции технического обслуживания» в г.Пензе позволило снизить материалоемкость на 40% и уменьшить трудозатраты в 3,6 раза. Экономический эффект составил 120 тыс. руб. в базовых ценах 1991 г.

Использование результатов выполненных исследований при вариантном проектировании фундаментов на слабых и просадочных грунтах «Управлением научных исследований, экспертизы, планирования и внедрения» при Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (СИБСТРИН) позволило более точно прогнозировать несущую способность таких фундаментов и оптимизировать принятые технические решения по их устройству.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ совместной работы фундаментов и их оснований показал, что наиболее рациональным конструктивным решением фундамента в технико-экономическом отношении являются фундаменты в вытрамбованных котлованах, которые выполняют две функции. При забивке они уплотняют подстилающий и окружающий грунт, создавая уплотненное основание, и передают на него нагрузку от здания или сооружения.

2. Численными исследованиями установлено, что для ФВК, имеющих пирамидальную форму ствола при действии горизонтальной нагрузки, область максимального сопротивления основания располагается в верхней части фундамента. При наличии уширения в основании ФВК также формируется дополнительное сопротивление в нижней части фундамента. Из этого следует, что для горизонтально нагруженных ФВК наиболее эффективной формой является пирамидальная с уширенным основанием.

3. В результате проведенных численных исследований с помощью программного комплекса PLAXIS было получено, что параметры НДС системы «горизонтально нагруженный ФВК - основание» зависят от грунтовых условий основания и объема втрамбованного щебня. На величину горизонтального сопротивления ФВК первостепенное влияние оказывают грунтовые условия, объем втрамбованного щебня и глубина ФВК.

4. Исследования деформационной схемы горизонтально нагруженного ФВК и глубины расположения т.н.п. показали, что для ФВК без втрамбованного щебня (Vщ=0) при нагрузке 0,6-0,8Но т.н.п. расположена в уровне подошвы фундамента, с увеличением горизонтальной нагрузки т.н.п. поднимается от подошвы фундамента на 0,5-1,0 м. Для ФВК с втрамбованным щебнем (Vщ0) максимальная глубина расположения т.н.п. достигается при нагрузке 0,8Но и т.н.п. расположена ниже уровня подошвы уширения. Затем, с увеличением горизонтальной нагрузки глубина расположения т.н.п. начинает уменьшаться, располагаясь в уровне подошвы фундамента.

5. Сопоставление полученных с помощью численных исследований закономерностей НДС горизонтально нагруженных ФВК с результатами испытаний натурных фундаментов показало, что результаты расчетов с помощью программного комплекса PLAXIS количественно существенно отличаются от данных испытаний натурных фундаментов по получаемым значениям горизонтальных нагрузок и перемещениям (расхождение значений достигает 66%).

6. На основании результатов численных и экспериментальных исследований горизонтально нагруженных ФВК выбрана модель грунтового основания – модель местных деформаций, построена расчетная схема, и разработана методика расчета горизонтально нагруженных ФВК с уширенным основанием. При этом коэффициент постели может определяться как с использованием модуля деформации грунта, так и с использованием данных статического зондирования. Для учета влияния уширенного основания в расчетные формулы введено понятие коэффициента уширения kуш.

7. С целью автоматизации расчетов при проектировании фундаментов в вытрамбованных котлованах разработана программа расчета на горизонтальную нагрузку с использованием данных статического зондирования грунтового основания «FGN».

8. Практическое внедрение фундаментов в вытрамбованных котлованах на площадке строительства здания автосалона и станции технического обслуживания автомобилей в г. Пензе позволило снизить материалоемкость на 40% и уменьшить трудозатраты в 3,6 раза. Экономический эффект составил 120 тыс. руб. в базовых ценах 1991 г.

Основные положения диссертации опубликованы в 10 научных статьях, две из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (помечены знаком *):

1*. Шеменков, М. Ю. Исследование работы горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах с окружающим грунтом / А. Л. Готман, А. Н. Богомолов, М. Ю. Шеменков // Вестник ВолгГАСУ. Сер. Строительство и архитектура. – 2008. – Вып.11(30). – С.9-14.

2*. Шеменков, М. Ю. Исследование взаимодействия горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах с грунтом основания и их расчет с использованием зондирования / М. Ю. Шеменков // Известия КГАСУ. – 2008. - № 2. – С. 17-20.

3. Шеменков, М. Ю. Численное моделирование взаимодействия горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах с окружающим грунтом / А. Л. Готман, М. Ю. Шеменков // Городские агломерации на оползневых территориях: материалы III межд. научной конф., 14-16 декабря 2005 г., – Волгоград. – Ч.1. – С. 106–109.

4. Шеменков, М. Ю. Особенности напряженно-деформированного состояния горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах / М. Ю. Шеменков // Проблемы строительного комплекса России : материалы Х Междунар. науч.-техн. конф. при Х Междунар. специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство – 2006». – Т. 1. – Уфа : изд-во УГНТУ, 2006. – С. 89.

5. Шеменков, М. Ю. Исследование деформаций грунтового массива вокруг фундамента в вытрамбованном котловане / М. Ю. Шеменков, А. Л. Готман // Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях : тр. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию БашНИИстроя. Том 1. Свайные фундаменты. Экспериментально-теоретические исследования и практика проектирования. – Уфа, 2006. – С. 165–171.

6. Шеменков, М. Ю. К расчету горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах по данным статического зондирования / М. Ю. Шеменков // Проблемы строительного комплекса России : материалы ХI Междунар. науч.-техн. конф. при ХI Междунар. специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство – 2007». – Т. 1. – Уфа : изд-во УГНТУ, 2007. – С. 70–72.

7. Шеменков, М. Ю. Исследование совместной работы горизонтально нагруженного фундамента в вытрамбованном котловане с основанием / М. Ю. Шеменков // Геотехнические проблемы строительства, реконструкции и восстановления надежности зданий и сооружений : материалы Междунар. науч.-техн. конф. 26-28 июня 2007. – Липецк : ЛГТУ, 2007. – С. 172–177.

8. Шеменков, М. Ю. Особенности работы фундаментов в уплотненном основании и их расчет с использованием зондирования / М. Ю. Шеменков // тр. Междунар. конф. «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений» II Академические Чтения им. профессора А. А. Бартоломея. – Пермь : ПГТУ, 2007 – С. 231–237.

9. Шеменков, М. Ю. Определение характеристик грунта при расчете фундаментов в вытрамбованных котлованах по данным статического зондирования / М. Ю. Шеменков, А. Л. Готман // Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли : материалы Междунар. науч.-техн. конф. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2007. – С. 95–100.

10. Шеменков, М. Ю. Особенности деформационной схемы горизонтально нагруженного фундамента в вытрамбованном котловане с уширенным основанием / М. Ю. Шеменков, А. Л. Готман // Тр. ин-та БашНИИстрой. – 2008.- Вып. 76. – С. 15-21.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»