Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений




Скачать 46.02 Kb.
НазваниеНесущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений
страница3/4
Дата03.02.2016
Размер46.02 Kb.
ТипАвтореферат
1   2   3   4

Шестой раздел посвящен приложениям осесимметричных решений теории предельного равновесия к расчету фундаментов глубокого заложения.

Анализ метода определения расчетного сопротивления грунта под нижним концом сваи. Одной из составляющих несущей способности буронабивных свай является расчетное сопротивление грунта R под ее нижним концом. В песчаных грунтах величина R, согласно СНиП 2.05.03-85, оценивается в соответствии с расчетной схемой В.Г. Березанцева как предельное давление круглого штампа на горизонтальное основание, пригруженное вертикальным давлением. Для определения расчетного сопротивления грунта R под нижним концом сваи, используется выражение:




,

(19)


где   удельный вес грунта, расположенного под нижним концом сваи;   средневзвешенное значение удельного веса грунта, расположенного выше нижнего конца сваи; h  глубина заложения нижнего конца сваи.

Коэффициенты 1 и 2 являются коэффициентами несущей способности: 1 = N; 2 = Nq. Для их определения предлагается использовать выражения (10). Коэффициент 3 учитывает уменьшение боковой пригрузки в сравнении с бытовым давлением.



  35

 39





Рис. 17. Сопоставление значений R

(линии: 1 методика СНиП 2.02.0385 при 4  min; 2  методика СНиП 2.02.0385 при 4  max; 3  предлагаемый способ; 4  методика В.М. Улицкого, А.Г. Шашкина и В.Н. Парамонова, 5  формулы В.Г. Березанцева)


Были выполнены сопоставительные расчеты величины R по методике В.Г. Березанцева, по предложенным выше значениям N и Nq , по методике СНиП 2.05.03-85 и по методике, предложенной в работе В.М. Улицкого, А.Г. Шашкина и В.Н. Парамонова. Последняя методика основана на детальном анализе фактических и расчетных величин несущей способности буровых свай в грунтовых условиях г. Санкт-Петербурга. При вычислении по методике СНиП 2.05.03-85 выражение (16) умножалось на понижающий коэффициент , зависящий от угла внутреннего трения грунта и диаметра сваи. Сопоставление проводилось в относительных величинах: рассчитывалось отношение в зависимости от отношения для однородного несвязного основания. Для иллюстрации на рис.17 приведены графики зависимости от для   35 и 39. Данные расчета по предлагаемым формулам на 10…40% меньше значений, полученных по формулам В.Г. Березанцева и на 10…80% больше соответствующих значений СНиП 2.05.03-85.

Таким образом, в рамках расчетной схемы В.Г. Березанцева имеется возможность теоретически обосновать повышение значений расчетного сопротивления грунта под нижним концом буронабивных свай.



Рис. 18. Область предельного равновесия.



Метод определения предельного давления на дно глубокой круговой выработки. В некоторых случаях представляется возможным построить статическое решение теории предельного равновесия вне зависимости от глубины приложения нагрузки. На рис.18 дана расчетная схема нижней части глубокой круговой выработки, на цилиндрическую боковую поверхность которой действует горизонтальное боковое давление q, выполняющее роль пригрузки. Задача заключается в определении предельного давления на дно круговой выработки. Схема области предельного напряженного состояния также показана на рис.18.

Решение достигается численным интегрированием системы дифференциальных уравнений (3) и (4) в рамках краевых задач статики сыпучей среды, номера которых также указаны на схеме. В областях предельного равновесия величина параметра  задается следующей кусочно-линейной зависимостью:




= 1 при   ; = 21 при 0    ;  1 при   0.

(20)

Решение осуществлялось в относительных переменных. В качестве единицы длины был принят радиус круговой выработки r0 , в качестве единицы удельной массовой силы – удельный вес грунта . Исходными данными для решения задачи являлись  и . Для различных исходных параметрах q и  была составлена таблица значений относительной силы предельного давления Р.

Абсолютная величина силы предельного давления Рпр определялась формулой:




.

(21)

Практический метод расчета основания, армированного вертикальными элементами. Характерной особенностью вертикального армирования является отсутствие непосредственного контакта армоэлементов с подошвой фундаментной плиты. Методологический подход к расчету бесконечного вертикального армированного поля был сформулирован В.Г. Федоровским и С.Г. Безволевым, предложившими систему дифференциальных уравнений, описывающих его деформирование. На рис.19 показана схема работы армоэлемента. Исследовалась предельная стадия работы армоэлемента, в которой у его торцов начинают действовать предельные давления, а в нижней и верхней части развиваются зоны проскальзывания грунта по боковой поверхности. Задача заключалась в определении максимально возможного усилия в армоэлементе Nmax и максимально возможного сжатия грунта в пределах армированной толщи Smax.





Рис.19. Схема работы армоэлемента.

Рис.20. Отдельная ячейка поля.


На рис.20 показана расчетная схема отдельной ячейки поля, состоящей из одного армоэлемента и окружающего его грунта. Предполагалось, что армоэлемент несжимаем. Распределение вертикальных сжимающих напряжений в грунте  по глубине будет определяться распределением касательных напряжений по боковой поверхности армоэлементов (z).

Максимальное продольное усилие в армоэлементе и максимально возможная осадка грунта в пределах армированной толщи будут зависеть от этой же функции: Nmax = ФN[ (z)] и Smax = ФS[(z)]. Для решения задачи был принят упрощенный характер функции (z): на участке 0–1 действуют предельные касательные напряжения, направленные вниз, и на участке 2–h, направленные вверх; в средней части (участок 1 – 2) (z) изменяются линейно (рис. 8). Предельные давления по торцам армоэлемента определялись решением (9). Положение точек 1 и 2 связаны соотношением:




n2 n1 m2 m1 =.

(22)

Максимальное значение Nmax i , при некотором значении z1, равно:




;

.

(23)

Величина Si при данных значениях z1 и z2 определится интегралом:






.

(24)

Параметры приведенных формул (, n1, m1, …) определяются исходными данными задачи. Максимальные значения Nmax  max Nmax i и Smax  max Si находятся численно как функции z1 или z2. Таким образом, пользуясь предлагаемой методикой расчета можно установить максимально возможные значения продольного усилия в армоэлементе и осадки грунта в пределах армированной толщи.

Экспериментальная оценка эффекта вертикального армирования основания. Эффект вертикального армирования основания заключается в снижении его деформируемости. Для выявления качественной и количественной стороны этого явления были проведены серии опытов по вдавливанию квадратного штампа в песчаное основание, армированное вертикальными стержнями.



Рис. 10. Схемы вертикального армирования

Опыты проводились в большом пространственном лотке (2,811,4 м3), представляющим собой металлическую сварную конструкцию, оборудованную упорной балкой и загрузочным устройством. В качестве грунта основания использовался песок средней крупности различной плотности сложения: грунт №1  состояние близкое к рыхлому (  15,8 кН/м3, 31,2º, 16 МПа) и грунт №2  состояние близкое к плотному (  17,2 кН/м3, 35,4º, 24 МПа). Использовались металлической квадратный штамп 0,50,5 м2 и деревянные армоэлементы квадратного сечения 1,51,5 см2 и длиной 38 см. Для указанных видов грунтов были проведены следующие серии опытов (рис.21): 1) вдавливание штампа в неармированное основание; 2) вдавливание штампа в основание, армоэлдементы расставленны по сетке 99 шагом 5 см и упираются в штамп, (рис.21, а); 3) в отличие от четвер той серии опытов между армоэлементами

и штампом устроена грунтовая подушка толщиной 5 см (рис.21, б). Снижение деформируемости основания было установлено по изложенной выше методике для обоих видов грунта при расстановке армоэлементов по схеме 99. В таблице 8 даны отношения осадок неармированного основания к армированному основанию (степень влияния армирования).


Таблица 8.  Степень влияния армирования




Давление, кПа

50

100

150

200

250

300

350

Грунт №1

опыт

9,3

7,7

7,05

6,6

6,2

6,2

6,1

теория

10,4

6,54

6,44

6,38

6,35

6,31

6,33

Грунт №2

опыт

13,0

15,0

14,7

9,4

8,1

8,5

9,7

теория



11,9

11,3

10,9

10,7

10,6

10,5


Как опыт, так и теоретическое решение показывают существенное снижение деформируемости основания.

Для проектирования вертикально армированных оснований ленточных и отдельно стоящих фундаментов мелкого заложения предложено использовать основные элементы расчетной схемы условного массивного фундамента.


ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ


  1. Показано, что система дифференциальных уравнений осесимметричной теории предельного равновесия (ТПР) грунтов при условии неполной пластичности, полученная с помощью дополнительной функции, определяющей второе главное напряжение в зависимости от направления первого главного напряжения, сохраняет гиперболический тип и ее численное решение может осуществляться методом конечных разностей по двум семействам действительных характеристик.

  2. Получено специальное решение канонической системы дифференциальных уравнений осесимметричной теории предельного равновесия грунтов для малой окрестности оси симметрии, позволяющее с достаточной точностью осуществлять численное решение вблизи оси симметрии.

  3. Показано, что использование условия полной пластичности приводит к ограничению области определения предельного давления круглого штампа на грунтовое основание по величине боковой пригрузки, и, в принципе, не позволяет построить статическое решение для основания кольцевого фундамента при развитии области предельного напряженного состояния как внутрь, так и наружу кольца.

  4. Получено статическое решение ТПР задачи о предельном давлении круглого фундамента на грунтовое основание вне концепции полной пластичности для широкого диапазона значений боковой пригрузки. Для расчета коэффициентов несущей способности основания круглого фундамента предложены формулы.

  5. Получено статическое решение задачи осесимметричной теории предельного равновесия о предельном давлении кольцевого фундамента на грунтовое основание вне концепции полной пластичности.

Предложены формулы и вспомогательные таблицы для расчета несущей способности основания кольцевого фундамента как для одинаковых, так и для различных пригрузок с внешней и внутренней стороны кольца.

  1. Выполнена опытная проверка несущей способности основания кольцевых фундаментов на песках в пространственном лотке и глинистых грунтах  полевые опыты. Установлено, что теоретические значения предельных нагрузок кольцевого штампа на основание не превосходят опытных значений этих величин как для песчаных, так и для глинистых грунтов. Данный факт был установлен вне зависимости от применяемых методик испытания.

  2. Опытная зависимость коэффициента перехода (из формулы (12) для определения предельного давления кольца на грунт) от относительного внутреннего радиуса кольца подтверждает аналогичную теоретическую зависимость для этой величины.

  3. Форма опытной эпюры контактного предельного давления кольцевого штампа на супесчаное основание удовлетворительно соответствует теоретическим эпюрам, получаемым в численных решениях теории предельного равновесия для кольцевых штампов.

  4. Получены статические решения осесимметричной задачи, в которых находятся предельные давления с эпюрой нормальной компоненты в виде конуса и усеченного конуса. Особенность решения заключается в построении особой переходной зоны предельного напряженного состояния без особой точки. Данные решения предлагается использовать для оценки несущей способности слабых оснований осесимметричных земляных сооружений. Для практических расчетов даны формулы и составлены вспомогательные таблицы.

  5. Предложено откорректировать значения коэффициентов несущей способности, содержащихся в формуле (12), (13) СНиП 2.02.0385 «Свайные фундаменты» для определения расчетного сопротивления грунта под нижним концом буронабивных свай. Новые значения коэффициентов несущей способности можно принять из полученного решения для круглого фундамента

  6. Получено статическое решение задачи осесимметричной теории предельного равновесия о предельном давлении на дно глубокой круговой выработки, предложены формулы и вспомогательная таблица для выполнения практических вычислений.

  7. Разработана инженерная методика расчета вертикально армированного поля бесконечных размеров. Предлагается использовать данную методику при проектировании вертикально армированных оснований плитных фундаментов больших размеров.

  8. Выполнены эксперименты по оценке эффекта вертикального армирования основания, выражающегося в снижении осадки основания. Показано, что теоретическая оценка эффекта вертикального армирования удовлетворительно соотносится с данными опытов.

  9. Разработана инженерная методика расчета вертикально армированного основания отдельно стоящих и ленточных фундаментов мелкого заложения.

1   2   3   4

Похожие:

Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconУчет жесткостных параметров зданий при расчетах оснований и фундаментов
Работа выполнена на кафедре «Основания и фундаменты» гоу впо «Петербургский государственный университет путей сообщения»
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconУчебное пособие умо /А. С. Востриков, > Г. А. Французова. 2-е изд., стер. М
Список литературы для кафедры 'Строительного производства, оснований и фундаментов '
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconПетрозаводский Государственный Университет Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов
Усиление ригеля междуэтажного перекрытия с помощью предварительно-напряженных затяжек 9
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconМетодические указания и контрольные задания для студентов-заочников для специальности: 270103 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
Дисциплина «Строительные конструкции» предназначена для реализации Государственного образовательного стандарта среднего профессионального...
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconОбломки породообразующих минералов в сульфидно-кварцевых жилах шарташского гранитного массива: несущая способность кварцобразующих растворов

Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconМетодические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы для студентов заочного обучения образовательных учреждений среднего профессионального образования специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» Кемерово
Методические рекомендации предназначены для студентов техникума обучающихся по специальности «Строительство и эксплуатация зданий...
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconТ. П. Кашарина инженерные изыскания, реконструкция зданий и сооружений
Ее объемы настолько возросли, что опережают темпы развития вновь построенных зданий, т к отторжение новых участков под застройку...
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconЗакон от 30. 12. 2009 n 384-фз"Технический регламент о безопасности зданий и сооружений"
Федеральный закон от 30. 12. 2009 n 384-фз"Технический регламент о безопасности зданий и сооружений"
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconРабочая программа дисциплины «Безопасность выполнения строительно-монтажных работ» для специальности 270103 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
Рабочая программа учебной дисциплины "Безопасность выполнения строительно-монтажных работ" предназначена для реализации компонента...
Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений iconСписок литературы для кафедры 'Архитектуры и дизайна' 2012
Архитектурная типология гражданских и промышленных зданий и сооружений общепрофессиональные дисциплины
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница