автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Работа пирамидально-призматических свай в пылевато-глинистых грунтах

О л

\£Ь

На правах рукописи 5лЕДЩДШ ОЛЬГА ПЕТРОБНА

«

РАБОТА ШРАМДАЛЬШ-ЛРИЗМТЛЧЕСКИХ СБА," Б ПКЛЕВАТО-ГЛИНИСТКХ ГРУНТАХ

05.23.02 - Основание: и (Туидементы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

11) Ь %

пермсжл политакичЕсшЛ инстат/г

Пермь - 1992

Работа выполнена в Государственном проектном, научно-кс-следовательскоы, конструкторском институте КРАСНОЯРСКИЙ ПРОМ-СТРОПШИПРОЕКТ.

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Ешпканов Г.2.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гончаров Б.В.,

кандидат технических наук, доцент Рукавишникова Н.Е.

Ведущая организация: Красноярскгражданпроект.

.защита состоится

^ 1992 года в и>

эго

часов на заседании специализированного совета К 063.66.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Пермском политехническом институте по адресу: 614600, Пермь, ГСП-45, Комсомольский проспект, 29а, ауд.423.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " к> " ю/етА^рЛ1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент Л.М.Тимофеева

РОССИЙСКАЯ ; 1СУДАРСТВЕНИАЯ ' БИБЛИОТЕКА

5 Л ('

ОБЩАЯ ХАРАКГЕШСГЙКА РАБОТЫ

Акщальяос^^аботы. Объем свайных работ в стране составляет около 9 млн. м3 в год или 27 % от общего объема возводимых фундаментов; из них около 20 % приходится на забивные сваи. Повышение технико-экономических показателей забивных свай - актуальная проблема.

Одним из направлений по повышению эффективности забивных свай является нахождение рациональной формы продольного сечения. Б этом отношении представляется перспективным применение свай с наклонными боковыми гранями, имеющими повышенную несущую способность по сравнению с призматическими. Такие сваи способствуют более интенсивному уплотнению грунта в основании и реализации дополнительного сопротивления грунта за счет реактивного отпора, возникающего по наклонной боковой поверхности. Наиболее распространены и исследованы короткие пирамидальные сваи, но их применение ограничено, в частности, в просадочных и пучинистых грунтах.

В этих условиях, характерных для Восточной Сибири, предложено применять пирамидально-призматические сваи (ШС). Их отличительной особенностью является изменение формы по длине: от пирамидальной до призматической. ¡1ирамидальная часть способствует образованию специфичной зоны уплотнения грунта и за счет этого повышению несущей способности на вдавливание, а призматическая - исключает действие нормальных сил морозного пучения.

Предварительные исследования Г1ПС и опыт применения их на некоторых экспериментальных объектах показали, что в пылевато-глинистых грунтах они эффективнее по сравнению с призматическими той же длины. Однако для массового внедрения Ш1С в строитель-

ство этих данных не достаточно. Кроме того, результаты исследований по коротким пирамидальным сваям не дают основания судить о влиянии конструктивных параметров на несущую способность Ш1С. Во-первых, это обусловлено спецификой предлагаемой конструкции ( малый угол сбега до 1...20, большая длина пирамидальной части при постоянном верхнем сечении ). Во-вторых, по коротким пир£»чидг>-льным сваям остается ряд нерешенных проблем: нет единого мнения о влиянии геометрических параметров ( в частности, угла сбега ) на их несущую способность; изученный диапазон угла сбега составляет 5...20° , нет однозначного ответа о целесообразности применения таких свай в кустах; не существует нормативных доку-' ментов, обосновывающих применение их в пучинистых грунтах. Нет единой методики расчета несущей способности.

В связи с этил, теоретические и экспериментальные исследования ППС , направленные на разработку рациональной формы сваи, обоснование целесообразности и эффективности применения их в кустах , а также в пучинистых грунтах, создание методики их расчёта на вдавливающую нагрузку является важной проблемой , имеющей научно-практическое значение.

Цель диссертационной работы - экспериментально исследовать особенности работы 1ШС в пылевато-глинистых грунтах; выявить связь несущей способности таких свай от конструктивных параметров ( соотношение длин пирамидальной и призматической части , угол сбега ); изучить условия устойчивости их в пучинистых грунтах и возможность применения в составе кустов и на этой основе создать инженерную методику расчета как одиночной сваи, так и свайных кустов.

Общая методика исследования предусматривает комплексный экспериментально-теоретический подход, включающий изучение особенностей формирования зон уплотнения в основании ППС, напряженно-

деформированного состояния основания сваи на математической модели; экспериментальное определение влияния конструктивных параметров свай на их несущую способность, а также дифференцирование соотношений сопротивлений грунта по нижнему концу и боковой поверхности ППС, оценке этих сопротивлений в общей несущей способности; исследование работы свай ШС в кусте и установление параметров, повышающих их эффективность; изучение поведения ППС в цучинистых грунтах и выявление условий устойчивости с оценкой анкерующего эффекта пирамидальной части; разработку методов расчета ШС на действие вдавливающей нагрузки по несущей способности и деформациям, а также на действие сил морозного лучения.

- определены условия рационального применения ППС для получения наибольшей несущей способности на вертикальную нагрузку и обеспечения ее устойчивости при морозной пучении;

- изучено формирование уплотненной зоны в грунте при погружении ШС;

- выявлена качественная картина напряженно-деформированного состояния одиночных ШС;

- установлены качественные и количественные изменения несущей способности ШС в зависимости от конструктивных параметров;

- определено сопротивление грунта по боковой поверхности и нижнему концу свай в зависимости от угла сбега;

- исследовано влияние параметров ШС на несущую способность саай в кусте и их рациональное размещение;

- предложена инженерная методика расчета фундаментов из свай ШС;

- определены условия, при которых обеспечивается устойчивость ППС-в пучииистом грунте.

Практическая ценность выполненных исследований заключается в разработке научно обоснованной конструкции ПГ1С и рекомендаций по их рациональному применению.

Внедрение: результаты исследований реализованы при проектировании и строительстве свайных фундаментов из ППС на объектах в г.Красноярске (комплексный приемный пункт, детский сад, школа $ 19) и жилых домов в г.Сыктывкаре.

Экономический эффект от внедрения результатов научных исследований в производство составил 9С0 тыс. р. На защиту выносятся

- результаты исследований по обоснованию рациональной конструкции ППС;

- инженерная методика расчета фундаментов из одиночных и кустовых ППС;

- инженерные приемы, обеспечивающие устойчивость ППС в пущ:-ниетых грунтах.

Апп2об^ия_работа

Основные положения работы докладывались и получили одобрение на конференции молодых ученых и специалистов "Прогрессивные методы строительства и разработка высокоэффективных индустриальных конструкций в Красноярском крае" (г.Красноярск, апрель 1988 г.); на Всесоюзной конференции "Социально-экономические проблемы достижения коренного перелома в эффективности развития производительных сил Кузбасса" (г.Кемерово, апрель, 1988 г.); на научно-технической конференции "Геотехника Поволжья - IУ" (г.Саратов, май, 1989 г.); на первок региональном, координационном совещании "Прогрессивные типы фундаментов в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока и пути их внедрения в производство" (г.Владивосток, сентябрь, 1989 г.; на 2-ом Всесоюзном

совещании "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР" ( г.Одесса, май, г. ).

¡^бликаши^ 1ю результатам исследований оцублиновало 7 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, о приложений. Она изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 65 рисунков, 32 таблицы, список литературы из ПО наименований, приложения на 23 страницах.

ОСНОШСЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных в диссертации результатов.

¿- псЕвой_главе дан обзор и анализ современного состояния вопроса работы забивных пирамидальных свай, отогну направлению посвящены исследования ученых: З.М.Алексеева, А.А.Бартоломея, Б.З.Бахолдина, Н.С.Бижанова, Я.Д.Гильмана, В.О.Г^хова, З.Н.Го-лубкова, А.С.Головачева, А.П.Готмана, В.К.Дмоховского, А.И.Дога-дайло, Ь.М.Дорошкевич, В.И.Завалия, Н.М.Зоценко, Л.Л.Колеснико-ва, М.й.Коростелева, А.М.Ландаря, Ф.К.Лапшина, Г.А.Липсона, Г.В.Миткиной, Й.М.Омельчака, Е.З.Платонова, А.Й.Прудентова, Г.М.Сми£5еноного, Ю.ё.тугаднко, З.Й.Хазина, А.В.Чмшкяна, Р.Юшке-вичуса и других. Ими доказана эффективность таких свай по сравнению с призматическими.

Изучены существующие исследования по особенностям напряженно-деформированного состояния основания пирамидальных свай, рассмотрены практические методы их расчета.

Анализ экспериментальных и теоретических данных показал, что пирамидальные сваи имеют как преимущества, так и недостатки.

Эти недостатки ограничивают их широко» распространен;!? в практика строительства,в отдельных случаях исключают их применение, например, в пучинистых и просадочных грунтах. Материалы исследований также покагыинл/г, что проблематичным остается влияни® параметров пирамидальных свай, в частности, угла сбега на несущую способность. Наиболее изученный диапазон углов сбега соста.-вляет 5...20°. Угол сбега у Ш1С около 1...20. Мало данных по исследованию пирамидальных свай в кустах. Нет единой методики расчета несущей способности свай на вертикальную нагрузку, а расчет по СНиП имеет малую сходимость с результатами статических испытаний.

Ид?я применения 1ШС заключается в сохранении достоинств пирамидальных свай. Действительно, ГМС, сохраняя за счет наклона граней реактивцую составляющую сопротивления, будут иметь повышенную несущую способность на вдавливание, а в остальном работать как призматические и, соответственно, быть устойчивыми в пучинистых грунтах и допустимы в просадочных грунтах, поскольку длина их может быть 10...12 м. Предварительными исследованиями, проведенными в г.г. Красноярске, Кемерово установлена эффективность ППС, однако такие сваи в своей работе существенно отличаются от коротких пирамидальных свай. 3 связи с этим многие закономерности, установленные для последних, требуют экспериментальной проверки, а работа их в кусте, а также в пучинистых грунтах никем не изучалась, каких-либо цубликаций по этому вопросу не известно.

3 связи с этим предприняты экспериментальные исследования ППС по следующим направлениям:

- изученир особенностей формирования уплотненной зоны таких свай;

- выявление влияния конструктивных параметров 1Д1С на несущую

способность и отыскание рациональной формы сваи;

- нахождение сопротивлений грунта по острию и боковой поверхности в зависимости от конструктивных параметров;

- определение целесообразности применения ППС в составе куста;

- изучение поведения таких свай в пучинистых гргунтах, оценка алкерующей способности нижней пирамидальной части и определение условий, обеспечивающих устойчивость свай в пучинистых грунтах.

Во второй главе диссертации приведены исследования модельных ■ и натурных свай ППС по выявлению особенностей формирования зон уплотнения грунта и напряженно-деформированного состояния (аде) околосвайного пространства. Изложена методика испытаний свай, приведены результаты и их анализ. Испытания по определению особенности формирования зон уплотнения проводились с помощью маломасштабных моделей с одинаковой обработкой поверхности (длина-0,2 м .верхнее сечение 0,03 х 0,01 м, нижнее 0,02 х 0,01 м, угол сбега 1°10'..5°30/ ).крупномасштабных (длина- 1,30 м, верхнее сечение 0,075 х 0,075 м, нижнее 0,06 х 0,06 м, угол сбега 0°18.'.. 0°38 ), и натурных железобетонных 6-ти метровых свай ( С 6-30, СППЦ 6- 2,5- 30/20 с углом сбега 0°4б').

Модельные испытания выполнены в рыхлых и средней плотности пылеватых песках (2,65...2,67 т/м3; е -0,62...0,83 ;32... 33°), а также суглинистых грунтах ( площадка № I КПСНИИП^.<0, у)^- 1,22..Л,36 т/м3; р - 17...22°; с - 0,04...0,06 МПа).

Натурные испытания проведены на площадке №2 0,16...

0,41 \J3rf- 1,33...1,40 т/м3;- 21...29°; с- 0,04...0,06 МПа).

Маломасштабные модели задавливались в грунт,уложенный в специальный лоток со скоростью 1,0...1,5 см/ мин. Деформации основания у моделей устанавливались методом фотофиксации по изменению

положения светлых полос песка.

Крупномасштабные модели и натурные сЕаи откапывались на всю глубину. Режущим кольцом отбирались пробы грунта в узлах ое-ток для определения плотности грунтау^и вычисления степени уплотнения ( отношениеу^в зоне уплотнения к^ в естественном состоянии). Зауз^ в естественном состоянии принята плотность грунта за границей зоны уплотнения.

В результате исследований установлена,характерная для ШС, особая форма уплотнения : расширенное ядро уплотнения в области перехода призматической части к пирамидальной . На рис. I приведены данные сравнительных натурных исследований , из которых видно, что очертание зоны уплотнения и ее характеристики различны для свай призматических и ШС.

В целом, исследования подтвердили гипотезу ,что рост несущей способности 1ШС объясняется формированием специфичной зоны уплотнения и непрерывным контактом поверхности сваи с грунтом. Это было подтвярздено и при испытаниях на выдергивание моделей, когда модели выдергивались с комом грунта конусной формы.

Оценка ндс околосвайного пространства ШС от единичной вертикальной нагрузки осуществлялась с помощью математического моделирования на основе метода конечных элементов ( МКЭ ),реализованного с помощью программы " ЛИРА " на ЭВМ ЧС- 1022.Принятая расчетная схема модели системы " свая- грунт",состоящая из треугольных и прямоугольных конечных элементов позволила учесть форму сваи .характеристики грунта и материала свай, а также граничные условия. По результатам расчета вде ШС и призматической сваи получены величины перемещений слоев грунта , а также нормальные (<3Х, ) и касательные ^напряжения .

Анализ этих результатов показал, что эффект увеличения несу-

о

«г-р»

—ГТ1-777-

рь

<33 1.55 о1! Ш« <5

о а ю

о"' о

0.

О

О '

=3

о

5

8

1.37

001300«

1А31АМ50

I« ш

1А9

1Л9155

452

1ША8

<37

1<б

1«

«3

«О и 5159

Ш,

1.ЕА

1Л9

ШЖ65

«1

1Я

1.М

ы

1.57

16Н70

158

1М

1«

156

1ЙЩИ

1.56159173

(.71

172

1.73178

(.82

1М

"777-7ТГ

даго'^щгоугсц

1 «5° } «)

т П1

|5С■

1.Щ5916?

<.6МГО

1.И

ад

ш

165

тъ

ад

1Н1К

4И

1751ИН.««£

172

(63101

1Ы

№

173

Що

^ I I

¿оо&умдгоргво *-1

5)

Рис.1.Распределение плотности сухого грунта ра и степеней уплотнения для призматических (а).и свай ШС (б)

• -точка отбора образца

щей способности ППС достигается за счет зоны уплотнения грунта околосвайного пространства, а также конструктивных параметров сваи. По перемещениям слоев грунта в основании ШС установлена следующая картина; - максимальные значения вертикальных: перемещений грунта основания зафиксированы у боковой поверхности сваи с последующим затуханием от сваи на расстояние 5,..6 м; максимальные горизонтальные перемещения - в области изменения сечения сваи и под острием, по мере удаления от оси сваи эпюра сглаживается. Учет зоны уплотнения грунта при расчете ндс 1ШС уменьшает перемещения слоев грунта до 1,14...1,17 раза, а следовательно, увеличивает их несущую способность.

По напряжениям установлен аналогичный характер.Чис-

ленное интегрирование эпюр напряжений и соблюдение условия статического равновесия позволили установить, что несущая способность ППС обусловлена сопротивлением по боковым граням призматической и пирамидальной части и нижнего конца, что составляет соответственно 14, 84, 2 %.

Зти исследования были использованы в дальнейшем при оценке несущей способности одиночной сваи ( гл.З ) и при разработке методики расчета ШС на действие вертикальной нагрузки ( гл.5 ).

В третьей главе приведены исследования по изучению работы одиночных свай с целью установления влияния угла сбега ППС на их несущую способность на действие вдавливающей нагрузки, а также получения соотношений сопротивлений грунта по нижнему концу и боковой поверхности для разработки инженерной методики расчета.

Испытания проведены на маломасштабнах и крупномасштабных моделях, а также на натурных сваях. Исходя из опытов, на маломасштабных моделях ( пылеватых песках ) установлено,что величина несущей способности ШС зависит от величины угла сбега. С его

увеличением несущая способность повышается. Выявлено татар, что при угле сбега, в среднем, равном 2...3°, несущая способность ШС на вдавливаощую нагрузку вше, чем призматической в 1,06...1,08 раза. Эти результаты были подтверждены испытаниями на крупномасштабных моделях и натурных сваях в глинистых грунтах. Экспериментальные исследования натурных свай выполнены на трех площадках в г.Красноярске и на одной в г. Кемерово. Конструкция свай была следующей: верхняя часть призматическая длиной 2,5 м сучением 0,30х 0,30м, нижняя пирамидальная с малым углом сбега боковых граней до 1° и сучением по нижне- концу 0,20 х 0,20 м.

Результаты динамических испытаний ШС показали во всех случаях ( независимо от грунтовых условий ) увеличение энергоемкости погружения. Количество ударов для шестиметровых свай увеличивается, в среднем, в 1,5.,.2,5 раза. Соответственно, отказ у ШС в конце забивки оказывается меньпе, чем у таких же призматических в 2...4 раза.Результаты сравнительных статических испытаний натурных призматических свай и ШС показали значительный рост несущей способности; для последних в пылевато-глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции на вдавливание увеличение составляет 1,5...3 раза.Аналогичные результаты получены и в ыягкопластичных' и в текучепластичных суглинках. Несущая способность по сравнению с призматическими свадаи увеличивается в 1,3...2,8 раза. Кроме того, эффективность ШС наблюдается по расходу бетона, выше удельная несущая способность и, наконец, меньше энергозатраты на погружение единицы несущей способности.

Определение раздельного сопротивления по нижнему концу и боковой поверхности и их оценка в зависимости от угла сбега выполнено на крупномасштабных моделях, конструкция которых разработана на основе ГОСТ 24942-81 (площадка # I). Длина моделей составляла 1,3м, угол сбега изменялся от 0°18 до 1°42' .Модельные испытания

проводились на вдавливание, вдавливание пяты и выдергивание.Испытания повторялись тризвды и обрабатывались методом математической статистики. По результатам дальнейшей обработки получены составляющие несущей способности ППС на вдавливание, состоящие из сопротивления никнего конца ), сопротивления боковой поверхности призматической части (^pu3JVh сопротивления боковой поверхности пирамидальной ч'асти и сопротивления пирамидальной части за счет отпора грунта (. Эти составляющие зависят от угла сбега и вида грунта. Отношение несущих способностей острия и боковой поверхности составляет 0,07...О,10; отношение несущих способностей за счет распора и сопротивления боковой поверхности пирамидальной части примерно равно 1:3 , т.е. основная часть несущей способности реализуется за счет уплотнения у боковой поверхности и особого характера взаимодействия с грунтом. Несущая способность призматической части невелика и определяется длиной этого участка, что составляет 10...20^ от общей несущей способности ЛИС.

В работе предлагается система корректирующих коэффициентов к расчетным сопротивлениям грунтов, представленных в нормативных документах СНиП 2.02.03-85 и ßdi 26-84.

_Четве2тая_глава_посвящена изучению поведения ГшС в кустах. Поведение ППС в кустах изучалось на маломасштабных (в пылеватых рыхлых и плотных песках) и крупномасштабных моделях (в суглинистых грунтах - площадка №1), а также численным -моделированием статических испытаний кустов с помощью программы "Г'еомеханика".

Исследования маломасштабных моделей на вдавливающую нагрузку позволили выявить следующие закономерности : характер работы ППС в составе фувдамента отличается от работы одиночной сваи за счет особенностей формирования зон уплотнения ; несущая способность куста не равна сумме несущих способностей одиночной сваи,

ер величина зависит от числа свай в кусте , расстояния мезеду сваями, грунтовых условий; рациональный угол сбега при применении свай в кустах равен 2...30; несущая способность Ш1С в кусте вьгле аналогичного из призматических свай, т.е. эффективность применения Ш1С сохраняется при их расположении в кустах.

Эти закономерности были подтверядены результатами испытаний на крупномасштабных моделях. Сопоставительные опыты показали, что характер работы П11С в кусте аналогичен призматическим, но, если для призматических наблюдается снижение сопротивления за счет кустового эффекта, т.е. показатель эффективности (отношение несущих способностей сваи в кусте к одиночной) меньше I , то для кустовых ШС этот показатель более I и составляет 1,05...1,47. Проведенные исследования показывают, что применение ППС эффективно как в рядовых, так и в кустовых свайных фундаментах. Моделирование статических испытаний кустовых ППС с помощью упруго-пластической модели основания показало, что использование программы "Геомеханика" позволяет прогнозировать перемещения свай и их.не-сусую способность на действие вдавливающей нагрузки.

Исследования по воздействию сил морозного пучения на сваи ШС проводились на крупномасштабных моделях длиной 1,30 м (площадка КШШП) и натурных десятиметровых сваях (г.Кемерово) в зимы 1988-1990г.г. Глубина промерзания площадок составила 1,30... 1,65 м из-за теплых зим.

Результаты наблюдений показали, что выпучивание крупномасштабных моделей незначительно и составило до 1,5 мы; выпучивание натурных свай в условиях г.Кемерово не зафиксировано.

Таким образом ,эти исследования подтвердили предположение об устойчивости свай ППС даяе при полном промерзании грунтов основания. Объясняется это тем, что сваи ШС более интенсивно уплотняют грунт, а с уплотнением - уменьшается интенсивность пучения грунта.

Исследования 1ШС показали, что для них применимы положения по расчету устойчивости в пучинястых грунтах как для призматических свай.

Вглаво пятой_рассмотрена предлагаемая методика расчета фундаментов из свай ППС на действие вдавливающей нагрузки (как одиночных, так и кустовых), на действие касательных сил морозного цучения, а также рекомендации по конструкции ШС.

Расчетная схема взаимодействия системы " ШС- грунт" составлена исходя из особенностей формирования уплотненной зоны околосвайного пространства и из установленных соотношений распределения сопротивлений грунта по поверхности сваи (рис.2). Несущую способность ШС на действие вдавливающей нагрузки предлагается определять по формуле:

^ К иф + Ь, аС1/01 + ( х )

+ лт^2иС1 Ср £.1 К{ )> где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый

I;

у171 f , > корректирующие коэффициенты для расчетах

сопротивлений по поверхности сваи, принимаемые в зависимости от величины угла сбега по табл.2 ; № -.расчетное сопротивление грунта под нижним концом,ю1а;

А, , и1 , /г ,/си , > - т0 ке- что и 3 Ф°рмуле9

СИиП 2.02.03-85 " Сзайные фундаменты".

Таблица 2

Угол сбега, град. % mf /А т_г ТРг

0°55' 0,40 0,82 2,44 1,10

1° 0,12 1,22 2,71 1,13

2° 0,19 1,57 3,89 1,52

Рис. 2• Расчетная схема взаимодействия системы "пирамидально-призматическая свая-грунт

Таблица 2

Номер сваи,__Несшая и мотодшса^опрддел^ндя______Характеристика £р^нтов

жр™2Рплотя^йи ~ ®ЙП Р~ком7н- ~№i224 ~ РСНЗО- i3CH2ô- Формула Стати- по боковой под нижним

жгли. илищ^да ^^ менда^ии ^^ ^ j ческие поверхности концом

U3-ti5 ния

14 7 -г

(площадка № 2) 559 509 255 440 422 695 635 Чг=0,1б... =.0,41

i ft^11 86 80 40 69 66 109 100 ...0,29

•с = О M *

--------•---------------------------------е=о,8б... е =0,60-

41 I 14 (™®Ml* 2) Ô04 Ь44 975 Ьбо 755 /= В м 72 72 Юо 142 129 114 100

(площадка № K-I) 1129 890 555 1132 1743 1490 1350 ^=0...0,3 ^=0,39

r^f=aiO°M9CK 84 66 41 84 129 110 100 е=0,69 €>=0,86

f Кемерово 421 690 800 908 530 500 £=0,69

V=I0m 89 84 138 160 182 106 100 ...0,89 е=0,79

в =0,77___0,82

гКемчрово 1040 891 977 , 1109 1532 1390 1350 J^=G...0,5

"<? = 10 м 77 66 72 82 114 103 IuO е=о,55... <?=0,55

...0,60

В табл. 2 приведена результаты определения несущей способности свай ДГ1С по различным методикам, в том числе с использованием формулы I.

Несущую способность свай ППС в составе куста предлагается определять по формуле:

где гс(о - несущая способность одиночной сваи, определяемая по формуле ( I ), либо по результатам испытаний на вдавливающую нагрузку, кН;

Я - число свай в кусте;

- коэффициент, учитывающий работу куста как грунто-свайного массива и равный 1,0.

Расчет свайных фундаментов по деформациям рекомендуется производить с использованием программы " Геомеханика".

Устойчивость свай ППС на действие касательных сил морозного учения рекомендуется определять по формуле 34 ШиП 2.02.04-88 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах".

Предлагаемый рациональный сортамент ШС представлен в табл. 3.

п ,

( 2 )

Таблица 3

Марка НДС

Угол сбега, град.

0бьем„бетона,

О

ШС 6-3-30/10 ШС 7-3-30/10 ¿ШС 8-3-30/10 ППС 9-3-30/10 ППС 10-3-30/10 ППС 12-3-30/10

2°

1°зо' 1°12' 1°

0°55' 0°40'

0,40 0,44 0,49 0,53 0,57 0,66

Примечание: первая цифра в наименовании марки- длина

всей сваи, м; вторая - длина призматической части сваи, м; третья (числитель) - сечение сваи в голове 300 х 300 мм, знаменатель-сечение у нижнего конца 100 х 100 мм.

ВЫВОДЫ

I. Обосновано применение ППС в глинистых грунтах, состоящей из нижней пирамидальной части и верхней призматической и показано, что такая конструкция более эффективна по сравнению с призматическими сваями. Несущая спосбность ППС на вдавливание повышается в 1,5...2,5 раза.Снижается расход бетона на 20...

Ш.

2.Экспериментально на моделях и натурных образцах изучено влиние конструктивных параметров ( угла сбега ) на несущую способность ППС на действие вдавливающей нагрузки и сил морозного пучения.

3. Установлены закономерности и особенности формирования уплотненной зоны околосвайного пространства ППС: наибольшая степень уплотнения наблюдается по боковой поверхности сваи и в значительной степени на участке перехода пирамидальной части к призматической. Форма уплотненной зоны и степень уплотнения зависят от конструктивных параметров ППС.

4. С помощью математического эксперимента выявлена качественная картина распределения напряжений и деформаций грунта в основании ШС от действия единичной вертикальной нагрузки, показано, что увеличение несудей способности таких свай обусловлено наличием специфичной зоны уплотнения околосвайного пространства, на формирование которой оказывает влияние величина угла сб°га. и расположение участка перехода призматической части к пирамидальной.

5. Несущая способность ШС на вдавливание определяется следующими составляющими: сопротивление нижнего конца; ^с - сопротивление боковой поверхности призматической части; - бокового сопротивления пирамидальной части; сопротивления пирамидальной части сваи за счет отпора грунта. Значения всех составляющих зависят от угла сбега.

6. Характер работы ППС в составе кустов и лент в глинистых грунтах отличается от работы одиночных и зависит от их числа и расстояния между сваями. Рациональное расстояние между сваями предлагается применять не менее 3 с1.

7. 'Численное моделирование статических испытаний свайных кустов показало, что упруго-пластическая модель основания позволяет прогнозировать перемещения свай 1шС и их несущую способность.

8. Экспериментально обоснована возможность использования свай ШС в слабых и среднепучинистых грунтах.

. 9. Предложены форцулы для определения несущей способности как одиночных свай ШС, так и в составе фундамента.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Медведева О.П. Определение рациональной формы сваи методом конечных элементов // Прогрессивные методы строительства и

и разработка высокоэффективных индустриальных конструкций в Красноярском крае: Тез.докл.краевой науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов (19-22 апреля 1988 г.): Сб.докл./Красноярский ПромстройНИИпроект, КИСИ; под ред. К.Г.Башарова, Красноярск,1983.-С. 67...69.

2. Черноиваненко В.А.,Сажин М.И.,Козаков Ю.Н.,Буланкин Н.Ф., Медведева О.П., Вашко Г.З. Снижение материалоемкости свайных фундаментов в Кемеровской области // Социально-экономические проблемы до-

стижения коренного перелома в эффективности развития производительных сил Кузбасса (секция " Строительный комплекс"):тез.докл. Всесоюз.конф.,20...22 апреля 1988г.-Кемерово,1968.- С.86...68.

3. Козаков Ю.Н., Буланкин Н.Ф., Медведева О.П., Иванов В.2., Саясин М.И., Сухорукое В.А. Применение пирамцдально-призматических свай // Прогрессивные типы фундаментов в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока и пути внедрения в производство: Т°з. докл. к Первому регион.,коорд. совещ.( 20...22 сентября 1988г.): Сб.докл. /ДальНШС, под общ.ред. П.А. Аббасова.- Владивосток, 1968.- С.7... 12.

4. Ьжнканов Г.Ф., Медведева 0.П.,Буланкин Н.Ф. Исследование влияния угла сбега и глубины погружения пирамидально-призматических свай на их несущую способность// Геотехника Поволжья - 1У/ (ч.11, Основания и фундаменты): Тез.докл.науч.-техн. конф. (24... 26 мая 1989г.)- Саратов, 1939.- С.103.

5. Медведева О.П, Оценка напряженно-деформированного состояния свай методом конечных элементов// Особенности работы фундаментов зданий и сооружений в грунтовых условиях Красноярского края: Сб.науч.тр./ Росуралсибсгрой, Красноярский Промстрой НИИ проект.- Красноярск,1990.- С.15...24.

6. Медведева 0.11., Шииканов Г.Ф. Исследование работы пирамидально-призматических свай в кустах // Особенности работы фундаментов зданий и сооружений в грунтовых условиях Красноярского края: Сб. науч.тр./ Росуралсибстрой, Красноярский Промстрой-НИИпроект. - Нрасноярск, 1990. -С. 35... 47.

7.Буланкин Н.Ф., Медведева О.П., Стоян Ю.Ф. Формирование зон уплотнения забивных одиночных свай // Особенности работы фундаментов зданий и сооружений в грунтовых условиях Красноярского края: Сб.науч.тр./ Росуралсибстрой,Красноярский ПромстройНИИпроект.-Красноярск,1990.- С. 25...34.