автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Совершенствование методики расчета осадок свайных фундаментов на слабых грунтах на основе результатов натурных наблюдений

САНКГ-ПЕГЕЙБУРГСКИЙ ГОСУДАРЭТЕЕННУЙ АЙ1ТГЗШЕ10- •

РГЯ.. о/] ' '

йа йрвёах рукописи

ИВАН С® Вадим Михайлович

СОВЕЖНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСАДОК СВАЙНУХ ФУНДАМЕНТОВ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ НАБЛЩЕНИЙ

(».23,02 - Основания и фундаменты

.Автореферат диссертации на соискание ученой степени ' кандидата технических наук •

Санкт-Пэторбург — 1993

• Р&с'стс. жтатш а®' кафедре "Основания, фундаменты к иахашкь грунаев" С&кке-Патербургского государственного архи-$ектурно^-о2р0й2альйоге уаиварситета.

Научный руководивеяь - доктор технических наук, профессор ' • с.н.сотнщов

Офкцнрыше оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.М«КИРИЛЛОВ

• .. с. ,

кандидат технических неук, доцент ' И.И.КОСШОВ ..

Ведущая организация •= А.0 ДенНИИПроект

Заадта состоятся "¿3" юя&>я 1993 г. в 16.00 <щсо» на заседании специализированного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук К.063.31.02 при Санкт-Петербургской государственном архитектурно-строительной университете по адресу: 198005, 2-я Красноармейская ул., д.4, в аудигосии Ленинский лМ ,

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной, библиотеке института. .

Автореферат разослан я22* акя>*Б& 1993 р.

аннй секретарь ¡шзированвото Совета

|т технических наук. Е.А.Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. При проектировании зданий и сооружений, ¡йИФЩиюис в условиях разнообразного напластования слабых грукгоз, ел'ожно' найгй эффективное и рациональное радение фундаментов.

Данная проблема возникав® при строотелъстэз зданий и сооружений в городах, расположенных в поймах и долинах рек, на побе~ рекьях морей или заливов, е.е. на территориях с залеганием о'олз»-иих толщ слабых грунтов. Аналогичные территории составляв! .примерно 12% площади Российской Федерации.

Практика показывает, что при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений на слабых грунтах разнообразие напластования учитывается недостаточно. Это приводит к нерациональному использовании природных возмокяостей оснований и неоправданному перерасходу материальных и трудовых ресурсов, а такта к увеличению продолжительности и стоимости устройства фундаментов.

Принимая во внимание массовый характер современного типового строительства' зданий, учет разнообразного напластования слабых грунтов а' совершенствование методики расчета осадок сваГшьгх .бунда- • ментов- сооружений мсгет дать' значительный экономический эффэта.

Переход страны к новым экономические отношениям делает вопрос снижения стоимости устройства фундаиеняоз особенно актуадь- • нш, так как а слоеных шгаенерно-гаологическиж условиях она доха- ■ дит до 30% сметной' стоимости стройЕзльагва, а трудозатраты достигают 15-20£. ' "

Цель диссертационной работы - совершенствование•методика расчета осадок свайных фундаментов из свай зтряния с учетом результатов натурных наблюдений.за осадками однотипных зданий .на слабых грунтах.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

анализ существувдих негодов расчета несущей способности и осадок свай и свайных фундаментов применительно к слабым грунтам;

- анализ осадок фундаментов однотипных зданий на сваях трения, расположенных на слабых грунтах, полученных при проведении длительных натурных наблюдений, в сопоставлении с рассчитанвыми по стандартным методам;

- изучение характера осадок моделей свайных фундаментов с различим расположением свай на грунтах, эквивалентных слабш*,

- разработка-методики расчета осадок фундаментов из свай трения в условиях слабых грунтов, с учетом результатов многолетних натурных наблюдений за осадками зданий и сооружений.

Задачи диссертации определили состав исследований и методику их проведения. Основное внимание было уделено натурным наблюдениям за осадками жилых зданий при одновременном анализе инженерно-геологических условий площадок и данных, характеризующих свойства ■грунтов. -

Научная новизна диссертации заключается в следуидем:

- на основе анализа проведенных многолетних наблодений за осадками зданий и сооружений на фундаментах из свай трения подтверяде-но значительное превышение величин наблюдаемых осадок над рассчитанными по стандартным методам в условиях слабых грунтов;

- на основе приведенных модельных испытаний установлен харак-

I

тер работы фундаментов из свай трения на толще слабых г. унтов при ■различном расположении свай под зданиями;

- на осно г статистической обработки результатов многолетних наблюдений установлены эмпирические зависимости для расчета осадки зданий и сооружений на фундаментах из свай трения, возведенных на толще слабых, грунтов;

- прозёдено сопоставление расчетов по предлагаемым эмпиричес-

ким зависимостям с результатами натурных наблюдений за осадками экспериментальных зданий. *

На защиту выносятся:

- результаты натурных наблюдений за осадками фундаментов хилых зданий на висячих сваях трения, возведенных на большой тол неслабых грунтов;

- результаты модельных испытаний, устанавливающих характер работы свайных фундаментов при различном расположении свай под зданием; • •

- методика расчета осадки свайных фундаментов жилых зданий на слабых грунтах на основе результатов многолетних натурных на- блюдений.

Практическая Ценность работы заключается в том, что получены данные по многолетним натурным наблюдениям за осадками ?-етлых зданий, проведенным по 247 геодезическим знакам, которые войдут в базу данных мониторинга осадок сооружений и послугат основой для усовершенствования методики"расчета осадок фундаментоз из свай трения на слабых грунтах.

Предложенная методика расчета осадки фундаменто в ^злых зданий на сваях трения в условиях больших толщ слабых грунтов молет . "быть использована при-проектировании-и строительства новых объ-ектоз.

Апробация работы

Материалы исследований докладывались и обсуждались на:■

- Международном симпозиуме по полавыи методам измерений в г.Осло (Норвегия), 1991 г.;

- 2-й Всесоюзной и 3-й Меддународной конференциях по современным проблемам свайного фундаменгостроения в г.Одесса, 1990 г., и в г.Минске (Беларусь), 1992 г.;

' - 2-и к з-м Всесоюзном координационной совещании-семинаре по иеханизированной безотходной технологии возведения свайных фунда^-ментов в г.Владивостоке, 1988 и 1991 гг.; ■

- 4-3-к Научно-технической конференции ЛКСИ в Санкт-Петербурга, 19Э2 г.;- Республиканской научно-практической конференции по вопросам фукдаментосяроения в г.Гомеле (Беларусь), Z99I г.;

- Научно-технических конференциях по совершенствованию проектирования и строительства на Дальнем Востоке в г.Владивостоке, 1931 к ,1923 гг.;

- Г Региональной конференции "Строительство на структурно-неустойчивых грунтах" в г.Самарканде (Узбекистан), 1992 г.

Публикации. По результата!«! исследований опубликовано восемь печатных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ' 4 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 185 наименования и приложений. Содерьание работы кзлоейно на 218 страницах машинописного текста, включая 94 рисунка, 34 таблицы, 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Методы определения несущей способности* свай разделены на. две группы: расчетные методы, использующие теорию предельного-равновесия, теорию упругости и модели нелинейного деформирования грунтов, и ^экспериментальные методы, основанные на полевых испы-■ таниях грунтов (статические и динамические испытания свай, стати-

nsoiw« з динамическое зондирование, испытание грунтов эталонными и бдаяабязньмисгаяыи, прессиоаетрические испытания). '

Результаты большинства разрабатываемых теоретических и экс~ пэрин«знтадьных методов сверяются с результата;.", испытаний сзав статической нагрузкой в натурных условиях.

Пагоды определения несущей способности свай, основанные на -теории предельного равновесия, разрабатывалась многими азторами (В.Г.Березанцевым, А.Бяисманш, Е.Кериаелем, ГЛейергофок, К.Тердаги) и получили размене 2. работах А.А.Бартолоиоя, , Б.В.Бахолдина, М3И.Бронштейна, А.С.Весича, Б.К.Дидуха, Л.С.Лапиду-са, Ф.К.Лашшна» В.Низмды, А.В.Пагалеева, К.В.Руппенейта, И»Б.Рыжкова, Б.Г.Федоровского и некоторых других. Вто теоретичзс-кое направление раззитется по пути, создания методов, позволяющих производить расчет сшиваний свай по двум группам предельных состояний (по ивсукей способности и дефорыацкям) с использованием ■ в той вла «йой степени мехайячеоках преда; ер истин грунто'в. При этом, как яраэило, .токаря способность сваи определяется сукиой сопротивлений рруагп под'ншш концом й по бокгпзой поверхности. Такой подход яри расчете ода',1, по несущей способности реаяизозаа . з otesacss-nsaus порчах, в йирозо распространенных за рубожем ие-' тодах »Л*. nJ>", f-чЪ. API, СП и др. . ' ' •

раз?игле получил« методы расчета оокошяЗ . одивочнж гг-ай по деформациям: от вширическух завгсикессей на основе обобщенных результатов статических испыгаипй свай (А.А.Луга) к прш5лв8ввнах георетнческих зависимостей осадок свай от нагрузка (Б.а.Голубков, Р.Ц.Петренко, В.Ф.Хшгач л др.) до достаточна строгих решений упруго пластической задачи рабозы грунтов вокруг сзаа о нсполвзс.ваниеи прочностных и дефораацаоиккх характеристик грунтов основания (А.А.Григорян, Ю.И.Ковалев, Ф.К.Латшкн и др.).

'Одновременно с этим продолжают разрабатываться методы, основанные на теории упругости (метод фиктивных нагрузок, граничных элементов и-граничных интегральных уравнений), а также методы расчета несуцай способности основания свай, основанные на нелинейных моделях деформируемости грунтов" (метод конечных элементов). Ягл'яясь перспективными, эти методы не получили пока широкого распространения в практике расчетов.

В развитии экспериментальных методов определения несущей способности свай по данным полевых исследований грунтов выделяются два основных направления: а) традиционный подход, базирующийся-на оионке обобщенных показателей прочности грунта (предельных сопоставлен:«! сваи, а такке сопротивлений под нижним концом и по боковой поверхности) путем испытаний статическими нагрузками опытных натурных свай, эталонных свай, свай-зондов и выполнения статического зондирования основания; б) направление, основанное на определении физико-механических характеристик грунтов в уело-вкях их природного напряженно-деформированного состояния (испы- . тание на- срез 'целиков грунта, штамповые и прессиометрические испытания, вращательный и поступательный срез, статическое и динамическое зондирование). Метод испытаний натурных свай статическими нагрузками является самым эффективным и распространенны:;. Начиная с 60-х годов на территории С.-Петербурга (Ленинграда) проведено'более 20 тыс.статических испытаний свай в разных райо- . нах города к в различных грунтовых условиях, часть которых проанализирована нами. • ,

Недостатками испытания свай статической нагрузкой являются больаая трудоемкость, продолжительность наблюдений и.значительная стоимость проведения испытаний. Используя накопленный материал по ранее проведенным статическим.испытаниям и обработав его методам;: математической статистики, можно в отдельных случаях

более-достоверно определить несущую способность свай и значительно сократить затрата на прозсденио испытаний з аналогичных грунтовых условиях.

Существующая практика проектирования С.-Петербурге показывает, что при больной мощности толщи слабых грунтов основном типом фундаментов являются фундаменты из забивных свай, длина которых 16 м и более, что на всегда рационально, так как несущая способность свай при статическом испытании в 2 раза к более превышает расчетную нагрузку при строительстве.

Анализ существующих-расчетных методик показал, что погрешность определения несущей способности свак весьма велика, методика Ф.К.Лапшина, А.В.Савинова, основанная на более хочиом учете несущей способности по остры» и боковой поверхности с использованием физико-механических характеристик грунтов, дает лучруа-сходимость результатов расчета с результатами статических излыта-ний, особошю при длинах свай более 16 м.

Для расчета осадки свайных фундаментов во времени используются методы, основанные "на теории фильтрационной консолидации к ползучести, разработанные К.Терцаги и развитые НЛ.Герсевановыы, Н.Н.Ыасловш, С.С.Бяловым, Ю.К.Зарзцкам, В.А.Ллорянм-', Н.А.Цкто-вичем и др. В этой связи сирокув известность к использование получили работы А.А.Луга, А.А.Бартоломея, -Б.В.Захолдкна, Б.й.Дал--матова, В.Н.Бронина, О.К.Лапсина, А.В.Пилягина, Ю.З.Россихина, В.Г.Федорова и др-.

Учитывая фактор времени, по методикам к формулам, предложенным з этих работах, возможно аналитическими ыемхамк ояргде-лить осадки сооружения в любой момент его эксплуатация. Несмотря на довольно строгую классическуц теории фидырацконнай консолидации и.сложный математический аппарат, обслухиващий ее, применяемые методы расчета осадок фундаментов во, времени являются

по syuiüTBy прикладными, гак как используют приближенные раочэг-кыо модели «.характеристики грунтов, определяемые инженерными кегодади. Результаты, полученные с помощью этих методов, должны пооюйвко сверяться с результатами.натурных наблюдений sa осади сооружений и корректироваться, ... в

Ну.ибэдее дерснектиБНОЙ представляется мотодика расчогс свайных ^чдахеаюв о введением поправочных коэффициентов к oyuecs-

методам на. основе статистической обработки результатов данных длизалыэдс натурных наблюдений за осадками зданий к esa- , руяеняй'Для схожих грунтовых условий.

. НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОСАДКАМИ ЗДАНИЙ НА СВАЙНЫХ «гНДАМЕНТАХ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ'

Объектами н&акх натурных наблюдений яыкеесь 7 жшес зданий iimQEux серий (137-, 600.11, ЛГ-504) в 6-18 этагей, построенных в 19S0-I99I гг. в северо-западной части С.-Петербурга, Бздееиная часть гданий запроектирована с поперечными (13'/, 600.11} и продольными (ЛГ-504) насущими стенами о шагом 3,6-5,0 и.

Здания располагалась в 4 схроитезьных кварталах. Особенность» напгАстованиЕ грунтов является большая тшща четвертичных огло-хений, представленных коцнши слоями слабых озерно-ледниковых ЕОдонасыщ^нкых туговатых су посей к суглинков. Моренные охлоховдя» змогаэдвв на глубинах 20-25 и н нххе* преде га es аны полу f зардьша и твердыми гдзшаин ыадой сзшмаекосги (Е>30 МПа), На поверхности располагался лой песка голщаной 4-6 м, который ta вамнг со два Финского залива в 70-е годы в уплотнялся до момента начала строительства под собственным весом. По данным натурных иабледвяйй, к коазн-гу" качала ¿тростельстаа осадки основания под действием собственного ззеа намытого.грунта стабилизировались. Ниже зала-

9 ' . .

гают пылеватые водонасьщеннне пески средней плотности, мощность . которых порядка 4 м. Их подстилают пылеватые суглинки, ленточные пылеватые суглинки и супеси мягкопластичной консистенции.

Фундаменты зданий первоначально были спроектированы на 24-и 27-метровых'сваях, прорезающих всю надморенную толщу'слабых грунтов'. С использованием разработанной в СПбГАСУ (ЛИСИ) методики многовариантных автоматизированных расчетов под руководством Р.А.Мангушева, были обоснованы и использованы В-метровиа висячие сваи, опирающиеся в слой песка средней плотности. '

Оборудование площадок наблюдений заключалось в забивке глубинных реперов свайного типа (5 шт.), установке грунтовых (7 шт.) и закрытых стенных марок (235 ат.). конструкции ЛИСИ.

Регулярные геодезические наблюдения за осадками начинались после установки стенных марок в цокольные зтагд экспериментальных объектов.

Как показали геодезические наблюдения, фактические осадки ряда зданий превысили рассчитанные по СНиП В.Си.01-83 значения и вышли за рекомендуемые допустимые - 15 см, что подтверждает ограниченность применения для расчэта осадки метода пословного суммирования со' схемой условного свайного массива. При эхом относительная неравномерность осадки свайных фундаментов оказалась ' существенно меньше предельно допустимой (рис.1). На рис.2 призе-' ■дены графики приложения нагрузки на основание при строительстве, развития.осадки и-изменения скорости вертикальных де^ор-маций во ,времени на объекте Й 6. Скорость изменения осадки'значительно уменьшилась после окончания монгаза и стремится к .з&суха.чив.'

Следует отметить, что относительная неравномерность осадки килых зданий аналогичных серий на естественном -основании в тех же геологических условиях, по данным натурных наблюдений (А.Т.Иовчук, С.Н.Сотников и др.), имела существенно большие зна-

Рис. I." Эпх>рн осадок стенных марок на объекте К 6

Рис.2. Графики щшюжвтмг нагрузки на основание нртг стромольстга, . развитии осадки и изменения скорости вертикальных дсфор:да-■ ций во времени на объекте № 6

чёнвд,; превышающие предельно допустимые. Следовательно, система "сваи - межсвайный грунт - ростверк - коробка здания" обладает большей жесткостью по сравнению с системой, включающей фундаменты «едкого заложения; , •

Использование методики многовариантных автоматизированных расчетов свайных фундаментов жилых зданий, возводимых на большой ¡ролце слабых грунтов при массовом строительстве, позволяет рассматривать альтернативные варианты фундаментов с'выбором и обоснованием оптимального по стоимости и конструктивным особенностям. •

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЩЕЛЕНЖ) ХАРАКТЕРА ' ' РАБОТЫ МОДЕЛЕЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ / .

Целью проведенных экспериментов являлось изучение качественной картины взаимодействия моделей ленточных свайных фундаментов с. грунтом. при действии вертикальных статических нагрузок и поведения грунта з меасзайном пространстве.

Для достижения поставленной цели была разработана специальная методика модельных исследований и изготовлены-модели свай и ленточных свайных ростверков; , •

Исследования проводились в два этапа:

1. Эксперименты по изучению деформаций-грунтов под моделыс • ленточного свайного фундамента в лотке со стеклянной стенкой.

2. Эксперименты по исследованию деформаций грунтов под мо-. долями ленточных свайных фундаментов при различном расположении свай. ■,

Эксперименты проводились в специально оборудованных лотках с песчано-масляным сснованием, смоделированным на основе теории линейного подобия, эквивалентная смесь была уделена по специаль-

ной методика. Смоделированный грунт является эквивалентным пыле-ватым пескам, находящимся в основании экспериментальных объектов.

Модели свайных фундаментов выполнялись в масштабе 1:40, что было вызвано необходимостью проведения многочисленных испытаний групп свай при различных параметрах. Анализ исследований S3a*c/an., Т. Hanna. , A.tezäL , МЛ Saffig , G.F.Sow-e*s , A.RTaie, л.Д.Козачка, Э.Девальтовского и других, проведенных на моделях, показал, что испытания свайных фундаментов подобного масштаба позволяют получать достоверное представление о механизме взаимодействия групп свай с грунтом.

По результатам серии экспериментов на 1-й этапе в лотке со стеклянной стенкой был сделан вывод о том, что при возрастании нагрузки грунт в ыеасвайном пространстве моделей ленточных фундаментов зданий уплотняется и работает совместно с фундаментом. Фактически образуется условный фундамент, работающий как единый массив, о размерами, равными контуру модели, подошвой которого является плоскость, проходящая через острие свай.

Результаты лотковых экспериментоь на.2-м этапе исследований показали, что значения осадок моделей ленточных свайных' фундаментов с различным расположением свай (продольным, поперечным и ' сплошным свайным, полем) при одних и тех же ступенях нагрузок отличаются незначительно и не превышают-20^ (рис.3). 8то характерно для всех 5 рассмотренных длив моделей свай и ог'-ечено для осадок, соответствуащих предельным значениям нагрузки на модели свайных фундаментов. ■ ^ •

Результаты испытаний позволяет в целом рассматривать рабг-у свайного поля под зданием как работу единого свайного массива с размерами по лодошве, равными контуру здания, и глубиной эадогэ-ния, соответствующей глубине погружения свай. * '

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСАДОК ФУНДАМЕНТОВ ШЫХ ЗДАНИЙ НА СВАЯХ ТРЕНИЯ

Проблемам устройсгва фундаментов на слабых грунтах в нашей стране во многом способствовали исследования Б.Д.Васильева, Н.А.Цытозича, Б.И.Далматова, Н.Н.Морарескула, С.й.Сотвикова, М.Ю.Абелева, П.А.Коновалова и др. Под их руководством проводились первые натурные наблюдения за осадками зданий и сооружений на слабых грунтах. За последние 30 лет в С.-Петербурге под руководством С.й.Сотникова проводились наблюдения за осадками .более 100 зданий на фундаментах различных типов, в том числе из свай трения на больших толщах слабых грунтов, которые показали, что стандартные методики, использующие методы расчета осадок, дают большие погрешности, особенно при применении длинных свай. Рассчитанная осадка для таких зданий часто оказывается значительно низе наблюдаемой или отсутствует (рис.4). Такое несоответствие ' явилось причиной необходимости разработки инженерной методики расчета осадок фундаментов зданий на сваях трения в.условиях больших толщ слабых грунтов.; Эта работа проведена на основе статистической обработки результатов многолетних натурных наблюдений за. развитием осадок жилых зданий.

-В исследуемую совокупность включались яилые здания различных типовых серий', расположенные в разных по инженерно-геологическим условиям районах С.-Петербурга и возведенные на сваях трения. Период наблюден"я за зданиями составлял от с до 22 лет. Для каждого из этих зданий характерно наличие в оснэванчи толщ слабых грунтов различной м'одноотм, подстилаемых слабосжимаемой мореной.

При обработке использовались основные конструктивов характеристики зданий, их фундаментов, инженерно-геологические характеристики оснований, значения средних осадок и их неравномерно-

СТОЙ.

В массив данных, подлегащ'их обработке, включалась величина конечной осадки, определяемая по эмпирической формуле, предложенной С.Н.Потниковым, и вклвчащак. промежуточные значения вре-

Г ( У /

; ' / / / / / / /

/ V / / / # ¿Т0Г / & /Я4/7 ——Ь-- а а • ¿тяг ——-1—--1 о 0 Яии —;—1 - ^

/л

Рис.4. Сопоставление наблюдаемых- и рассчитанных конечных осадок

различных жилых здадай (по данным С.Н.Сотникова): - .

И- объект' Кг 8; в - объект Кг 9; * - объект Й 10; д- объект Кг 2; объект Л» 4;. о - объект й 13. ,

мени - » ¿2 » и средней осадки, измеренной после завершения строительства - 5, . 5г , 5з !

(I)

где 5 - искомая величийа конечной осадки, см.

При статистической обработке использовался метод наименьшие

кжщагоз о щгааекейхеа пакета прикладных црограмк (ШШ) "WAIAH'V Даякнй пакэг позгЬляег гычгкдять оснозкыа сгагисгаческяв паранея-

ры 7 гзрздгзривгйки .16 разля'-ваас гдагоз функций.

£о535заоваввяе газиоиновга для саредаязник расчетной коязч-

í4^

еэй ссадкк выполнялось о учетом гого, что она пршэ яропозр-«аокваын* гавкоит os дазаенаа' os взса здания ^ (tóla), мюпври-?«ягад*нс определенного йоэффщяеяга озноентальяой схшсаекосгв .ffl* (йкГ1). шчволявного пэ роджисшам яаэурншс нгвзщ^анзй за осздкаия зданий

где* - ваЗлкдавчая средняя звлачяна эсадкч здааяя; - гду- ' <3кка ажнавйой гшщз (си). определяемая чврзз градиенг начала фаларрацаонной консолидации пз формуле

г-;?;- X, - Урзднаат начала фильтрационной коигодшдецян;- удаль-кий вес вода. ".

Формула для оаредеяашн расчетной конечной осад®

gass? íes . ' '

Яра знвад® зависимости (4) делалась ояздувцяв допущения;

I) евайяыа фундаменяы жилах зданий работа как едашнй ыас-адз с размерами т подшзв§, раз наш контуру опирающегося. аа сваи ' здания» глузгной аалохенкя, разной глубине' погружения свай;

г) сгзмаеккм сдоем под подошвой фундамента является толп» слабого грунта 9 определяема» через градиент начала фильтрационной консолидации I • Возможность прогноза конечной осадкч дллих зданий на сваях трения позволяет рассмотреть значения ва-

личин осадок в различные моменты времени. Одной из них является величина осадки в иоиент завершения строительства.'^ .

Выполненный анализ позволил предположить, что коэффициент -относительной сжимаемости ГП^ , входящий- в формулу (4), для большой толщи слабых грунтов наиболее зависим от величины передаваемого давления Р^ по пятну 'здания. Таким образом,

<5)

что позволило находить корреляционную зависимость с использованием метода наименьших- квадратов.

Проведенный анализ с учетом рассчитанных значений коэффициента корреляции, остаточной дисперсии и критерия Фишера позволил в качестве возмокной эмпирической зависимости подобрать для величины /71£ вырааекие

7 ' • >>

где А и В - корреляционные коэффициенты, имеющие соответствующие значения: А =- 89,33* Ю4'кПа2; В 1,74*104 кПа; С4 = — ; ■С ---1- 1 - в '

2 ~ т • •

Подставляя численные--значения А и В в формулу (8), получаем

/72^ --- + —-^-— • (?)

1,74-Ю4. 1,'74-104.,Я_- 89,33-Ю4'

В формуле (7) значения../? находятся в промежутке 70 < .< 275 кПа, что соответствует рассмотренной при обработке этажности зданий от 5 до 16 этажей. Подставляя выражение (7) в исходную зависимость (4), получаем формулу, позволяющую рассчитывать возможную величину осадки £ момент окончания строительства

----:-)■ <8Г

1.74.104. Р; - 89,83-Ю4

При этом расхождение расчетов по формуле (8) с натурными данными для большинства объектов нэ превьшело 15%.

Возможность прогноза осадки зданий на сваях трения в эксплуатационный период А позволила рассмотреть в качестве рабочей гипотезы стабилизированный экспериментально определенный коэффициент относительной сжимаемости ГП-^ как.функцию величин давления по падну здания /5 и коэффициента..К ¡¡ф—^ ^ где .7*= I сут, Т время эксплуатации здания. Так как нарастание осадки здания на'слабых грунтах происходит в тачение длительного срока эксплуатации, то принято Т = 36500 сут (100 лет - уолов-ный срок эксплуатации сооружения). Таким образом,

С учетоа этого подвергался статистической обработке специ- ' ально подготовленный массив исходных данных, что позволило 'подобрать эмпирическую зависимость вида •.

т^с+з-К'Я, (ю)

где'С и В - корреляционные коэффициенты, имеющие соответствующие значения:' С = 8,47Э-10~5 кПа"1; I) = 2,378-Ю-7 кПа"2.

Таким образом, величина осадки здания в Эксплуатационный ' период л принимает вид

+ 2,378'10"7'. (II)

Величина конечной расчетной осадки для зданий на сваях трения определяется суммированием формул (8) и (II) и принииа.л вид

Проведенное сопоставление между расчетом по формулам (I), (12) и результатами многолетних натурных наблюдений доказало, что для больвинства объектов-величина погрешности не превышает

20 ' ' '■ 2055. 820 позволяет, не пользуя формулы (8), (II) ж <12), производить оценку средней конечной оеадта зданий на свайных фундамент. на большой толще слабых грувгоь с доояаточной для йнкенернвй ■ . практики точностью.

Для отыскания вмпирических вавясямоотей для значений ооад:гзе 'з любой момент эксплуатации рассчитывалась относительная величина осадки ^ с;^ для всех измеренных, значений осадок рассмотренной совокупности зданий, полученная из ведомостей многолетних наблюдений и сведенных в специальные таблицы.

Проведенный регрессионный аяажгз позволяя выбрать гая функций,- наиболее полно отвечающих тиг гпах Га учетом охоэдетша к * при-Г—Ов. Так,-для значений времени.после начала экешауагации (_7* < 47 дней) наиболее значимой является фуаздю вида '

„7": : ' ..<»>

где А а В8,75 и В « - 8,19. .■ :

Ддя.Т > 47 дней большую сходимость шее? .фушеда

- ^ ■ : • '(14) где А » 1,647 Л В к - 2,72.

. Осадка зданнн в любой момент эксплуатации S¿ будет- складываться из величины осадки $с и эксплуатационной осадки ¿>¿3 » рассчитанной, по формуле (14), в которой значение Т . принимается равида, 72.'« 7* «сивнта окончания строительства:

. ¿¿^Х+З^^+ь^Ш-Ш), сю

пр2..Тс«7я>.47 дней.. . • .,

Границы -доверительных интервалов^ рассчитанные для параметров А ¿1 В б формуле (14)-с вероятностьв 0,375, оказалась в пре-

едахг

1„626-< А < 1,668, - 2,825 < В <■ - 2,675,

Полученные в результате статистической обработки зависимо-ти для расчета осадок могут быть использованы для зданий на »ундаментах из свай трения при наличии на площадках строительст-¡а под острием с^ай толщи слабдх грунтов с ГП% > 0,004 см2/кГс Е0 < 20 МПа). В качестве несжимаемого слоя принята грунты с 71?< 0,0023 * 0,002в (,£рг> 30-35 МПа), При этом среднее давле-;иа по пятну застройки находится в пределах 70 < кПа,

;то соответствует этажности здакий - от 5 до 16 зтакей.

Для сопоставления и оценки подобранных-змпиричеоких зависи-юстей были выбраны объекты, не входигене з рассмотренную сово-:упность зданий, но за осадками которых з течение длительно.го фамени осуществлялись наблюдения. В качество примера на рис.5 [риведено сопоставление рассчитанных и наблюдаемых средних оса-юк обеих частей разноэтазшого корпуса (6 и 10 зтааей)' на Севе->о-Западе С.-Петербурга 'на' неичыЕноЙ территории.

Аналогичные сопоставления проведены и для других зданий на :олщах слабых грунтов, они покакали "возможность Использования, юлученных эмпирических зависимостей для прогноза осадок.зданий [а свайных фундаментах из свай трения.'

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАЛИЗОВАННЫХ РЕШЕНИИ

Отсутствие повреждений конструкций зданий и минимальные ветчины осадок еще не свидетельствуют об эффективности проектного тшения фундаментов, ¿ля получения экономичных фундаментов необ- ■ :одима выработка более эффективных экономических решений. В дан-юм случае такие ресения были получены на основе использования

г ' ъ_ 4 <§»т

я>

20

Рис»5» Зо.прртавление рассчитанных I,. 3 и наблюдаемых 2, 4 0.§,адок объекта й 5 (Северо-Запад Приморского района е,»Детербурга)

данных натурных наблюдений, проведенных "в ЛИСИ в период 1958'-' 93 гг. ' ■

Эконрмда да всех экспериментальных объектах, была получена на основе ,Орда? точного учета инюнерно-ге алогических условий. ' площадок оудоятельсава и применения методики многовариантных автоматизированных расчетов (МАР), что позволяло внести измене- . ния в существующие-проектные решения Свайных- фундаментов. Общий-' .экономический эффект в ценах 1984 г. составил I 079 456 руб.

' ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЫ

1. Для свайных фундаментов из сшй трения длиной более 8 м, возведенных на слабых, грунтах (£<1Ъ МПа), характерно превышение наблюдаемых (конечных) осадок над рассчитанными по стандартным методам. • .

2. Результаты лотковых экспериментов и натурных многолетних

наблюдений за осадками фундаментов зданий и сооружений из свай трения, возведенных на толще слабых грунтов при различном распо-лоаении свай (продольном, поперечном, сплошном свайном поле), подтвердили возможность использования для расчета осадки зданий схемы единого свайного массива, ограниченного рядами крайних свай й работающего как одно целое.

3. Для серийных 5-16-этааных зданий на свайных фундаментах из свай трения, возводимых на толще слабых грунтов МПа),

установлены регрессионные зависимости для расчета осадок на основе статистической .обработки ранее проведенных натурных наблюдений за осадками аналогичных сооружений на слабых грунтах.

' 4. Сопоставление полученных регрессионных зависимостей осадки свайных фундаментов из свай трения на слабых грунтах с результатами проведенных многолетних натурных наблюдений показало хорошую для инженерной практики сходимость результатов, что позволяет использовать полученные эмпирические формулы для прогноза осадки аналогичных зданий на такого типа' грунтах.

5. Дальнейшие исследования долани быть направлены на .развитие базы данных по наблюдениям за осадками зданий и .сооружений на слабых грунтах и составление региональных таблиц поправочных коэффициентов к стандартным методам расчета осадки фундаментов различного типа зданий на разнотипных- грунтах.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: ' \ ••

«

I. Сотников С.Н., Мангуаев P.A., Иванов В.М. Реализация автоматизированных расчетов свайных фундаментов в вшивной строительстве // Расчет и проектирование свай и свайных фундаментов: Труды П Всесоюз.конф. "Современные проблемы свайного- фундаменто-строения в СССР" - Пермь, 1990. - С.30-32.

2. Мангушев P.A., Иванов р.М.» Лейкин Б .В* Использований1 системы многовариантного автоматизированного' расчета- <квайааж фундаментов в жилищном строительстве- // Свайные фундаменты* . тр> - Ы.: Стройиэдат, I99I» - CV70-73.

3. Мангушев- P.A.-* Иванов В-Л»,. Лейкин Б »В * Применение мето^ дики многовариантных а-втокатазированных расчетов свайных фундаментов жилых, зданий // Механизированная: безотходная техно'яотй'я-возведения свайных фундаментов из- свай заводской готовности? Материалы И Всесоюз.координационного совещания-семинара.- - Влади'--восток, 1991. - С.21-24.

4.- Мангушев P.A., Лейкин Б.В., Иванов В.Е. Устройство оптимальных свайных фундаментов в слабых грунтах // Республиканок, научно-практическая конференция по вопросам фундаментостроёния: Сб.тр. - Гомель, 1991. -.С.43-46.

5. Мангушев' P.A., Иванов З.М. Осадки "яшшх многоэтажных зданий на свайкых фундаментах в условиях слабых грунтов // Проблемы свайного фундаментострозяия: Тр.Ш Международной конференции. 4.2. - Пермь, 1992. - С.70-72.

6.'Мангушев P.A.i Иванов ВД1. 'Эмпирический метод расчета-осадок фундаментов хилых зданий на слабых юдонасыщенцых гр'унтаэ // Тр.региональной конференции "Строительство на - структурно-' неустойчивых грунтах". ~ Самарканд, 1992.'- £.112-114,

7. Иванов В.М. Использование многовариантного проектирования в-жилищном строительстве //.Тр.34 Научно-техн.кокферен. / Сс

■ Еериснствоваяие проектирования и строительства на Дальнем Востока. - Владивосток, 1993. - С.66-90. ' ,

8, Jiaasuahev 3оАвв Sotaitov S.il»j Ivanov T«IX« Pialcl noasuro isaatß of foua3atioa estfelaasnt ot aulti-stoxay builflings on frict pil€s // Sroijeeäiags c£ fch« -ЗеД International SyEpoaiuia oa Piold Ейшзш?®кэайа is' Ssmeehaaies.V - Oslo, Horway t 1991 « p» 91-7-92E