WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

- сопротивление на боковой поверхности насадки длиной до 2 м не учитывается, а при длине более 2 м необходимо определять с учетом проработки грунта как для призматических свай в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85;

- сопротивление на боковой поверхности сваи определяется без учета проработки;

- удельное сопротивление грунта под нижним концом насадки и сваи принимается с учетом поправочных коэффициентов, учитывающих выпор грунта.

На основании полученных экспериментальных данных при действии вертикальной нагрузки следует, что исчерпание прочности основания происходит раньше, чем достигаются предельные осадки, поэтому задачей расчета является определение прочности основания.

Для разработки метода расчета фундамента приняты следующие предпосылки:

1. Фундамент представляет собой заглубленный в уплотненный грунт массивный элемент – насадка со сваей, жестко защемленной в насадку в уровне ее подошвы.

2. Сопротивление односвайного фундамента из свай кольцевого сечения определяется как сумма сопротивлений по грунту основания насадки и сваи.

На основании принятых предпосылок сопротивление односвайного мессдозы давления фундамента вертикальной нагрузке запишется в общем виде Fuф,(1) Fuф = Fuн + Fuc где Fuн - сопротивление насадки по грунту основания, кН;

Fuc - сопротивление сваи вертикальной нагрузке по грунту, кН.

Частное значение предельного сопротивления фундамента определяется как сумма сопротивлений его элементов по формуле н н с Fuф = CR Rs (Ан - Ас ) + u fiнliн + CR Rs Ас + uс fiсliс, (2) где CR – коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от глубины погружения и диаметра сваи или насадки;

Rsн, Rsc – сопротивление грунта под нижним концом соответственно насадки и сваи, МПа, определяемых по формуле Rs = 1qs,(3) 1 – коэффициент перехода от qs к Rs ;

qs – среднее сопротивление грунта под наконечником зонда, МПа, на участке, расположенном в пределах одного диаметра выше и четырех диаметров ниже отметки нижнего конца сваи или насадки;

Ан, Ас – площадь сечения соответственно насадки и сваи, м2;

uн, uс – периметр насадки и сваи, м;

fiн, fiс – сопротивления на боковой поверхности насадки и сваи i-го слоя грунта, определяемые соответственно по данным зондирования, МПа;

lнi, lci – толщина i-го слоя грунта соответственно в пределах насадки и сваи, м.

Таблица Значения коэффициента CR L/d 3 4 6 8 12 16 2 0,25 0,32 0,4 0,52 0,62 0,76 0,86 0,95 1,CR Для решения задачи определения предельного сопротивления фундаментов в вытрамбованных котлованах с использованием данных статического зондирования необходимо выбрать схему расчета фундамента, в которой общее сопротивление основания фундамента определялось бы по значениям контактных механических характеристик грунта на боковой поверхности и под подошвой с тем, чтобы определять их по параметрам зондирования qз и fз.

При этом следует принять, что условно при какой-то осадке наступает предельное состояние основания на боковой поверхности и под подошвой фундамента в вытрамбованном котловане.

При такой постановке задачи расчетную схему фундамента в вытрамбованном котловане в общем виде можно представить в виде загруженного вертикальной нагрузкой жесткого стержня бипирамидальной формы с реактивным сопротивлением грунта трению f, направленным вдоль боковой поверхности фундамента, и нормальным сопротивлением R, направленным перпендикулярно к боковой поверхности, а также сопротивлением грунта Rп под подошвой фундамента или под подошвой уширения.

Приняты следующие допущения:

1) основание неоднородное, многослойное, с постоянными в пределах отдельных слоев f и R;

2) фундамент по глубине состоит из двух участков с разными углами наклона граней;

3) размер сечения фундамента линейно изменяется с глубиной в пределах участка.

Общее сопротивление основания фундамента Fu составляет Fu = Fo + Fб,(4) где Fo – сопротивление подошвы фундамента, кН;

Fб – сопротивление боковой поверхности, кН.

Сопротивление подошвы фундамента Fo запишется в виде Fo = CR А V Rn An,(5) где CR – коэффициент условий работы грунта под торцом фундамента;

А – коэффициент увеличения площади нижнего торца фундамента в зависимости от Анк и Vщ/Vтр;

V – коэффициент использования втрамбованного щебня;

Rn – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, МПа;

An – площадь подошвы фундамента, м2.

Значение сопротивления боковой поверхности фундамента определяется по формуле 1 1 2, (6) Fб = u1 A1 f + A1R - 1 B1 f + B1R + u2 A2 f + A2R -2 B2 f + B2R 2 2 2 где u1, u2 – периметр сечения верха соответственно первого и второго участков фундамента, м;

1, 1 – коэффициенты, характеризующие уклон граней фундамента первого и второго участков;

Аf, АR, Вf, ВR – коэффициенты, характеризующие сопротивление боковой поверхности фундамента:

AR = Ri(zi - zi-1) ; BR = Ri(zi2 - zi2-1), (7) Af = fi(zi - zi-1) ; B = fi(zi2 - zi2-1) ;

f zi, zi-1 – глубина расположения подошвы i-го и i-1-го слоев фундамента;

fi – сопротивление грунта трению на боковой поверхности фундамента:

fi = f fs,(8) f – коэффициент перехода, принимаемый в зависимости от относительной глубины расположения слоя zi/Lф (Lф – общая длина фундамента, м);

fs – сопротивление грунта на боковой поверхности зонда, определяемое по данным зондирования, МПа;

Ri – нормальное сопротивление грунта на боковой поверхности фундамента:

Ri = f qs,(9) f – коэффициент перехода, принимаемый в зависимости от относительной глубины расположения слоя;

qs – сопротивление грунта под наконечником зонда, определяемое по данным зондирования, МПа.

Для облегчения расчетов выполнено табулирование всех коэффициентов, входящих в предлагаемые расчетные формулы.

Конечное выражение предельного сопротивления фундамента в вытрамбованном котловане на действие вертикальной нагрузки имеет следующий вид:

Fuзонд = сf Fб + CR А V Rn An – Q,(10) где сf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности фундамента, определяемый в зависимости от относительной глубины фундамента и Vщ ;

Q – вес фундамента, определяемый по объему трамбовки без учета Vщ.

Формула (10) является универсальной, так как справедлива для любых типоразмеров фундамента, в том числе пирамидальной, бипирамидальной, клиновидной и призматической по форме ствола и круглых, квадратных, многоугольных по форме поперечного сечения.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах относятся к рациональным фундаментным конструкциям, позволяющим наиболее полно использовать несущую способность основания и материала фундамента. Однако отсутствие достаточно достоверных методов контроля несущей способности в процессе устройства фундаментов в некоторых случаях сдерживает их внедрение.

Схема взаимодействия трамбовки с грунтом при устройстве фундамента в вытрамбованном котловане с уширением следующая:

- при вытрамбовке котлована трамбовка на последнем ударе взаимодействует с грунтом боковой поверхностью и торцом, и величина понижения дна котлована составляет ек ;

- после засыпки щебня трамбовка взаимодействует торцом с щебнем, ее перемещение за удар характеризуется перемещением только уплотненного щебня ещ.

Для расчета несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением предлагается формула E(0,8eщ + ек ),(11) Fd = екещ где Е – энергия удара молота;

ек – понижение дна котлована на последнем ударе трамбовки;

ещ – понижение дна котлована при втрамбовывании щебня;

- коэффициент, определяемый в зависимости от данных статического зондирования по табл.4.

Таблица Значения коэффициента Грунтовые условия по данным статического зондирования Коэффициент Однородное напластование глинистых грунтов 11,qз = 0,8 … 1,5 МПа То же, qз = 1,5 … 3,0 МПа 8,Глинистые грунты qз = 1,5 … 3,0 МПа, подстилаемые грунтами 6,твердой консистенции qз = > 3,0 МПа Разработанные методы расчета реализованы на ЭВМ, и выполнены сопоставления расчетных данных с опытными.

Для односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения и фундаментов в вытрамбованных котлованах погрешность расчета при использовании данных статического зондирования не превышает соответственно 28% и 31%.

6. Расчет односвайных фундаментов на действие горизонтальной нагрузки В основу предлагаемого метода расчета односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения на действие горизонтальной нагрузки положена расчетная схема, отвечающая следующему требованию: основание рассматривается как упругая линейно-деформируемая многослойная среда с постоянными в пределах отдельных слоев коэффициентами постели, определяемыми с использованием данных статического зондирования.

В связи с тем, что метод расчета горизонтально нагруженного односвайного фундамента из свай кольцевого сечения, работающего по «жесткой» схеме, отличается от «гибкой», то и коэффициент постели определялся раздельно для каждого случая.

Коэффициент постели для односвайных фундаментов, работающих по «жесткой» схеме, определяется по формуле Cz = qsi,(12) (1 - i2 )d где - коэффициент, принимаемый в зависимости от d/l ;

- коэффициент Пуассона;

qs – сопротивление грунта под наконечником зонда на глубине z по данным статического зондирования, МПа ;

d – диаметр сваи, м.

Для свай, работающих по «гибкой» схеме, после обработки результатов испытаний была получена формула для определения коэффициента постели:

Аг, (13) Сzi = qsi (1 - i2 )d где - коэффициент, принимаемый в зависимости от d/l ;

Аг – коэффициент, принимаемый в зависимости от горизонтальной нагрузки Но, кН.

Сущность предлагаемой методики учета нелинейности работы грунтового основания заключается в оценке деформированного состояния сваи и взаимодействующего со сваей грунта на различных стадиях загружения. За основу принята методика расчета сваи на горизонтальную нагрузку, в которой свая рассматривается как абсолютно жесткая в многослойном винклеровском основании с постоянными в пределах отдельных слоев коэффициентами постели, которые определяются как для линейно-деформируемой среды по данным статического зондирования. При этом перемещения сваи от действия горизонтальной нагрузки определяются дискретно для различных нагрузок, увеличивающихся от некоторой начальной до предельной, аналогично определению перемещений сваи от ступенчато-возрастающих нагрузок при статических испытаниях.

Главной и наиболее сложной задачей в данной методике является определение коэффициента постели с учетом изменения напряженнодеформированного состояния грунтового основания от действия горизонтальной нагрузки. Так как горизонтальные перемещения по длине сваи различны, то при одной и той же нагрузке на сваю на разной глубине грунт находится в различных состояниях, и уже при небольших горизонтальных нагрузках, значительно меньше предельных, свая работает по грунту в области смешанных деформаций – упругих и пластических. В зоне больших перемещений, наиболее удаленных от точки нулевых перемещений, грунт испытывает пластические деформации, и здесь коэффициент постели уменьшается по сравнению с первоначальным. В зоне малых перемещений, вблизи точки нулевых перемещений, грунт находится в состоянии уплотнения, и коэффициент постели увеличивается. По мере увеличения нагрузки одно напряженно-деформированное состояние грунта переходит в другое, причем по глубине этот переход происходит также в различные моменты времени при различной нагрузке.

Коэффициент постели грунта принимается как функция t,(14) С = Со 1- кр где Со – начальный коэффициент постели;

- нормальное напряжение на боковой поверхности сваи;

кр – критическое напряжение на боковой поверхности сваи;

t – параметр нелинейности, равный 2,5.

Значение можно определить из основного решения как произведение коэффициента постели и перемещения сваи на данной глубине. Значение кр характеризует предельное сопротивление грунта на данной глубине и может определяться различными способами. Для практических целей представляется наиболее удобным и целесообразным использование параметра сопротивления грунта под наконечником зонда qз, получаемого при статическом зондировании, так как по физическому смыслу этот параметр характеризует предельное сопротивление грунта на данной глубине в условиях естественного его залегания.

В формуле (14) степень кривизны (нелинейности) графика «горизонтальная нагрузка-перемещение» определяет параметр t, который может быть найден по результатам натурных испытаний фундаментов. На основании сопоставления расчетных данных с результатами испытаний горизонтально нагруженных односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения получено, что t = 2,5.

Учитывая конструктивные особенности фундаментов в вытрамбованных котлованах, а также результаты экспериментов для разработки метода расчета, были приняты следующие предпосылки:

1. Основание по глубине неоднородное, многослойное, разбито на n слоев с постоянным в пределах каждого слоя коэффициентом постели Сzi.

2. Размер стороны сечения ствола фундамента dz с глубиной изменяется по линейной зависимости dz=dо(1- z ), (15) где =(do-dн)/ldo ; (16) do, dн - размер стороны сечения соответственно верха и низа фундамента, м;

l - длина ФВК в грунте, м;

z - расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения фундамента, м.

3. При действии горизонтальной нагрузки и момента фундамент поворачивается в грунте как жесткий стержень без изгиба, откуда изменение горизонтального перемещения фундамента uz по глубине принято как для жесткого стержня в линейно-деформируемой среде в виде uz=uо(1-z / l ), (17) где uо - горизонтальное перемещение фундамента в уровне поверхности грунта, м;

z,l - то же, что и в формулах (15) и (16).

4. Давление грунта qz на единицу длины фундамента пропорционально его горизонтальному перемещению:

qz = dz Сz uz, (18) где Сz - коэффициент постели грунта на глубине z ;

dz, uz - определяются соответственно по формулам (15) и (17).

5. Уширение из втрамбованного щебня препятствует горизонтальному смещению нижнего конца ФВК, поэтому в расчетной схеме принято перемещение подошвы ФВК от действия горизонтальной нагрузки равным 0.

При расчете ФВК на горизонтальную нагрузку рассматриваются два случая определения коэффициента постели:

а) Cz рассчитывается по данным статического зондирования, при этом основание рассматривается многослойным, с постоянными в пределах отдельных слоев коэффициентами постели;

б) Cz определяется с использованием модуля деформации, основание при этом рассматривается и как многослойное, и как однослойное с линейно возрастающим по глубине коэффициентом постели.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |






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