WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

В первом случае коэффициент постели Cz определяется по формуле 18qi, (19) Сzi = (1- i2 )dicp где qi - сопротивление i-го слоя грунта под наконечником зонда по данным статического зондирования «со стабилизацией» установкой С-832, МПа.

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

Во втором случае Cz находится по формуле 2,7Eo.

(20) Cz = (1 - 2 )dcp Из условия равновесия действующих и реактивных сил были получены формулы для определения перемещений и усилий в фундаменте при принятых граничных условиях:

z = l, ul = 0, Ml = 0, Ql = P, (21) где Р - реактивная сила, возникающая в уровне подошвы фундамента, кН.

Перемещение в уровне поверхности грунта uo и угол поворота o определяются по формулам:

uo = Мo2 + Нo3 + 1, o = Нo3 - Мo1 + 2, (22) где 1 = I1 /, 2 = I2 /, 3 = I3 /, (23) 1 = ( PI5 ) /, 2 = -( PI4 ) /, (24) = do ( I - I1I3 ) / 12. (25) Коэффициенты I1 - I5 определяются по формулам:

I1=12А-6В, I2=4С - 6В, I3=4С - 3D, I4=I1l + I2, I5=I2l+I3, (26) n n 2 А = Czi ( zi - zi-1 ), В = Czi ( z - z ), (27) i i-i=1 i=n n 3 3 4 С = Czi ( z - z ), D = Czi ( z - z ).

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

Значение Р определяется из условия ul = uo - o l = 0, (28) где ul - горизонтальное перемещение фундамента в уровне подошвы, м.

Подставляя выражения (22) в (28) с учетом граничных условий (17) и решая относительно Р, получаем Р = ( Н I5 - М I4 ) / ( I5 + I4 l ). (29) о о Для фундамента без втрамбованного щебня значение Р = 0.

Расчетные значения поперечной силы Qz и изгибающего момента Mz, действующие на глубине z в сечении фундамента, определяются по формулам Qz = Н - ( do / 12 ) ( uoI1z + uoI2z ), (30) о Mz = М + Н z - ( do / 12 ) uo ( I1z z + I2z ) - ( do / 12 ) o ( I2z z + I3z).

о о Значения I1z,I2z,I3z определяются по формулам (26) и (27), но при этом суммирование в формулах (27) производится до слоя, в который попадает сечение z.

В случае использования в качестве расчетного параметра модуля деформации основание принимается однослойным с изменением коэффициента постели по глубине по линейному закону в виде z, (31) Cz = Cl l где Cl - коэффициент постели грунта в уровне подошвы фундамента, определяемый по формуле (20).

Тогда расчет осуществляется по вышеизложенной методике, но при этом значения I1z, I2z,I3z определяются по формулам:

I1 =Cl ( 6 l - 4 l2 ) ;

I2 =Cl ( 3 l3 - 4 l2) ; (32) I3 =Cl ( 15 l3 - 12 l4 ) / 5.

Для учета нелинейности работы грунта основания предлагается использовать метод, примененный для односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения, включающий определение перемещений фундамента путем последовательных расчетов для различных нагрузок аналогично нахождению перемещений фундамента от ступенчато-возрастающих нагрузок при статических испытаниях. Пересчет коэффициента постели производится по формуле (14).

Для оценки точности предложенных методов расчета результаты расчетов сравнивались с опытными данными. Полученные расчетные кривые достаточно точно описывают экспериментальные.

7. Применение численных методов расчета несущей способности односвайных фундаментов Реализация задачи по определению несущей способности односвайных фундаментов, а также прогноз напряженно-деформированного состояния активной зоны односвайных фундаментов были выполнены с помощью пакета прикладных программ «PLAXIS».

С помощью программы «PLAXIS» было выполнено численное моделирование работы односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения и фундаментов в вытрамбованных котлованах с окружающим грунтом, которое включало в себя следующие вопросы:

- действие вертикальной сосредоточенной силы на одиночный фундамент из СКС и ФВК;

- действие горизонтальной сосредоточенной силы на одиночный фундамент из СКС и ФВК.

Результаты решения методом конечных элементов достаточно хорошо согласуются с опытными данными, полученными экспериментальным путем.

Выполненное сравнение полученных расчетных величин с экспериментальными данными показывает, что расхождение величин осадок при действии вертикальной нагрузки составляет 5-10%, горизонтальных перемещений – 11-18%. Полученные контактные напряжения отличаются от расчетных на 20-25%.

8. Расчет осадок односвайных фундаментов Выполненный анализ экспериментальных исследований показал, что для правильного расчета осадок свай и свайных фундаментов, оценки несущей способности грунтов основания необходимо учитывать зоны уплотнения и деформации грунта, возникающие вокруг свай и в плоскости острия в процессе их забивки.

Для расчета осадок односвайных фундаментов предлагается использовать рекомендуемый строительными нормами расчет осадки свайных фундаментов как условных фундаментов на естественном основании. Важной задачей при расчете осадки этим методом является правильно определить размеры условного фундамента.

Для выявления границ условных фундаментов применительно к рассматриваемым конструкциям фундаментов были выполнены исследования деформаций грунтового массива вокруг односвайных фундаментов.

С целью выявления уплотненной зоны вокруг забитых свай кольцевого сечения, ее формы, размеров и степени уплотнения грунта было выполнено статическое зондирование до и после забивки элементов фундамента № (насадки и сваи) на различном расстоянии от оси фундамента.

По результатам тройного зондирования для каждой точки через каждый метр по глубине были вычислены относительные изменения сопротивления грунта под наконечником зонда.

Результаты выполненных экспериментально-теоретических исследований показывают, что непосредственно под подошвой свай уплотнение грунта основания увеличивается до двух раз, и увеличение уплотненной зоны распространяется ниже конца сваи на 2-2,5d. Таким образом, в основании условного фундаментного массива необходимо различать две зоны: зону концентрации напряжений (уплотненную) толщиной hу и зону грунта природного сложения толщиной hгр.

При разработке метода расчета осадок односвайных фундаментов были приняты следующие исходные положения:

1) грунт основания считается линейно-деформируемым телом;

2) сваи и прилегающий околосвайный грунт рассматриваются как условный фундамент в виде единого массива;

3) нагрузка передается грунту в плоскости нижнего конца сваи;

4) основание принимается двухслойным: ниже конца сваи в пределах 2d, как уплотненное, с модулем деформации Еу = 1,5Егр, далее – грунт природного сложения с Егр.

Границы условного фундамента определяются следующим образом:

снизу – плоскостью, проходящей через нижний конец сваи, с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от сваи на расстоянии hс tg/4.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах, как правило, выполняются с уширенным основанием, которое получается путем втрамбовывания отдельными порциями в дно вытрамбованного котлована жесткого материала.

Важной задачей при разработке метода расчета осадки является оценка деформативности грунтовых слоев, залегающих в основании. Грунтовое основание под подошвой фундамента принимается трехслойным при втрамбовывании в дно котлована жесткой смеси и двухслойным без ее использования.

Для определения размеров уплотненной зоны предлагается толщину уплотненной зоны принять равной hу = 1,5dср (dср – ширина фундамента в среднем сечении).

При разработке метода расчета осадок фундаментов в вытрамбованных котлованах были приняты следующие исходные положения:

1) грунт основания считается линейно-деформируемым телом;

2) нагрузка передается грунту в плоскости нижнего торца фундамента;

3) основание принимается трехслойным: ядро из втрамбованного щебня, уплотненная зона и грунт природного сложения.

При расчете за размер подошвы фундамента принимается размер поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения.

В тех случаях, когда фундамент выполняется без уширения из жесткого материала, размер подошвы условного фундамента принимается из условия ширины уплотненной зоны в уровне нижнего торца, равной bу = 2dн.

Для расчетов, учитывая малую деформативность втрамбованного щебня, модуль деформации втрамбованного щебня принят Ея = 50 МПа. В пределах уплотненной зоны, на основании экспериментальных данных принимаем Еу = 1,5Егр (Егр - модуль деформации грунта природного сложения).

Модуль деформации грунта природного сложения предлагается определять с использованием данных статического зондирования.

Для оценки точности предложенного метода расчета осадок односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения и фундаментов в вытрамбованных котлованах результаты расчетов сравнивались с опытными данными. Сопоставление величин осадок, полученных экспериментальным и расчетным способами, показывает, что расхождение не превышает 38%.

9. Практическое внедрение результатов исследований односвайных фундаментов На основании результатов выполненных экспериментальнотеоретических исследований разработана общая методология проектирования односвайных фундаментов под колонны каркасных зданий и сооружений, заключающаяся в выполнении комплекса расчетов фундаментов на вертикальную и горизонтальную нагрузки с учетом нелинейности работы грунта основания и материала свай с использованием данных статического зондирования, а также с учетом конструктивных особенностей технологических факторов возводимых фундаментов.

Разработан комплекс программ для автоматизированного расчета фундаментов на ЭВМ, позволяющий запроектировать оптимальную конструкцию фундаментов.

Практическое внедрение односвайных фундаментов на объектах промышленного строительства подтвердило их высокую эффективность по сравнению с фундаментами в виде кустов свай с ростверком и столбчатыми фундаментами на естественном основании, что позволяет рекомендовать односвайные фундаменты для массового применения в практике строительства.

Объем внедрения односвайных фундаментах на 16 объектах составил 1878 м3.

От применения односвайных фундаментов экономический эффект составил 366270 рублей (в ценах 1984 года). Эффективность применения односвайных фундаментов, выраженная в снижении сметной стоимости фундаментов на 1 мих объема, составила от 51,2 до 365,8 рублей.

Основные результаты исследований и общие выводы по работе Всесторонние исследования односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения и фундаментов в вытрамбованных котлованах при их взаимодействии с окружающим грунтом, создание на основе экспериментально-теоретических исследований методики расчета несущей способности односвайных фундаментов в глинистых грунтах, внедрение результатов в практику строительства явились решением важной народнохозяйственной проблемы по проектированию и устройству односвайных фундаментов.

Основные научные и практические результаты исследований сводятся к следующему:

1. Проведен комплекс экспериментальных и теоретических исследований, разработана методика расчета эффективных конструкций односвайных фундаментов под колонны каркасных зданий и сооружений, что послужило основой для решения крупной народнохозяйственной задачи – снижения стоимости, материалоемкости и трудоемкости нулевого цикла в промышленном и гражданском строительстве.

2. На основании вариантного проектирования и расчета техникоэкономических показателей установлено, что наиболее эффективными конструкциями фундаментов являются в области забивных свай односвайные фундаменты из свай кольцевого сечения, в области монолитных конструкций фундаментов – фундаменты в вытрамбованных котлованах.

3. Экспериментами на натурных фундаментах из свай кольцевого сечения получены закономерности деформирования элементов односвайных фундаментов в зависимости от их осадки на различных стадиях загружения вертикальной нагрузкой.

4. Экспериментально установлено, что сопротивление фундамента в вытрамбованном котловане зависит от Vщ, прочности грунтового основания, формы и размеров трамбовки. Распределение общего сопротивления фундамента между сопротивлениями на боковой поверхности и под нижним торцом зависит от Vщ. Предельное сопротивление фундамента в вытрамбованном котловане по данным статических испытаний следует определять при осадке фундамента, принимаемой дифференцированно в зависимости от Vщ, параметров прочности грунтового основания, формы и размеров трамбовки. Предложены табличные данные для выбора предельных осадок в зависимости от этих факторов.

5. Экспериментально оценено влияние нелинейной работы основания и материала горизонтально нагруженных свай кольцевого сечения на их перемещения и установлено, что учитывать нелинейную деформируемость грунта основания под нагрузкой необходимо лишь при расчете по деформациям жестких свай. Для гибких свай нелинейный характер зависимости «горизонтальная нагрузка-перемещение» может быть учтен путем изменения жесткости сечения железобетонной сваи.

6. Полученные экспериментальные данные, характеризующие напряженно-деформированное состояние горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах, показывают, что уже при небольших горизонтальных перемещениях фундамента (2-3 мм) зависимость «нагрузка-перемещение» приобретает нелинейный характер, при этом на сопротивление фундамента горизонтальной нагрузке существенное влияние оказывает уширение основания. При наличии в основании фундамента в вытрамбованном котловане уширения последнее способствует «закреплению» нижнего торца фундамента при его горизонтальном перемещении и обеспечивает увеличение сопротивления фундамента горизонтальной нагрузке.

7. На основании анализа напряженно-деформированного состояния системы «фундамент - основание» принято, что за критерий предельного состояния условно можно принять некоторую нормативную величину горизонтального перемещения фундамента с учетом обеспечения прочности фундамента на изгиб и подобрать расчетные параметры грунтового основания, удовлетворяющие этому критерию.

8. На основании экспериментальных данных построена расчетная схема вертикально нагруженных односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения и получены расчетные формулы для определения предельного сопротивления таких фундаментов. Предложена методика их расчета с использованием данных статического зондирования. Разработанные методы расчета реализованы на ЭВМ, выполнены сопоставления расчетных данных с опытными.

9. Для расчетов на горизонтальную нагрузку разработана методика определения коэффициента постели грунта по деформационным характеристикам грунта Е и и по сопротивлению грунта под наконечником зонда qз, получаемому при статическом зондировании.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |






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