автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Влияние гибкости свай на работу внецентренно нагруженного фундамента

РГб од

. , МОШВСШЦлОРДЕНА трудового красного знамени

I т шип ЩКЕНКРЮ-СТРОШ'ШЬШЙ ИНСТИТУТ иигни В.В.%йбыазва

№1 правах рукописи КАРДАНОВ Назир 1§гхаивдович

УЖ 634.162,2

адияшк гибкости свай на работу внеценгреню нагруженной) шщакенга

05.23.02 - Основания Й фундаменты

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических йаук

йосява - 1993

Работа внполнела в Мооковоком {нгеанерио-строятельисг,! ппстатутэ ш.Б.В.Куйбш0ва,

Научный руководитель - кавдадат геклачоокях паук» доцзн!

В,В;ЗиаманогшЙ

Офяцв&шша оппоненты - чявн-корреопоадвнт Рооояйохой Asa-

деыди паук, вволукзняцй до ягель науки и техники FC40P, доктор гея-нечэокяя наук, профоооор А,Л«Бар?ояомей

- кандидат зезшячоскдх наук, доцалт ¿«П «Хамов

Ведущая организация ® ШИОСП ш.И »М .Гороеззанова

Зшцига ооогоитоя " г), 9 мг&ыЛ 1893 г'» в /А чаооа на весадашш опедиалЕзнровапвого oosara Д;053'ЯГ,05 пря Яооков-сйон .шйепорпо-огрйшельпои ивотигуго т.В»В,КуЕЗкзохл по здро-су: г. Москва, ул. Спартановозшя, д. 2 в аул» й ¿2/

О диссертацией могло озяаяоиятьол в библяогака Еномгута»

Проода Bao править учзе?ве в о едя те я направлять Ваз отзшз по адраоу: 129337, г:. Москва, Ярославоноэ шооое, дом 23, ШСИ Еа.В1В«Куй0шава, УчЗпый Совоу.

Авторе фара? разослал * " 1993 г»

УчЗяыЙ оокротарь споцяалаавровавЕОРо Совета АЛЛрыздповсгшВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. Проблема снижения стоимооти строятель-них объектов воегда являлась актуальной задачей, отоящей парад научными работниками, проектировщиками и строителями, а в на» Стоящее время этот вопроо приобрёл особую остроту в связи о сокращением япв9отйц08 л строительств

Опыт проектирования я уогройотва овайпых фундаментов промышленных а гражданских объектов показывает, что только за опЗя совершенствования методов ах раочЗта мохно существенно сократить объВми материалов па устройство фундаментов, сроки производства работ а, как следствие, стоимость нулевого цикла и объ-акта в целом,

По данным ряда исследований одним из перспективных направлений повышения эконоиячеокой бффактлвяоотя применения евайяыг фувдашитов яаяяэтоя совершенствование методов ах расчёта яа шецеятрещщэ нагрузки я, в чаотпоотя, методики определения расчетных нагрузок на сваи виецептренно аагруяеншгх групп"; Это связано о тем, что ъ ооотватотвии о действующим нормативным документом (СНкЯ 2.02.03-55) расчет виоцзитреано нагруженных групп свай ведйтся по упрощенной расчётной схеме, не отражающей влияние таких вашшх факторов, гсал длина свай д габкоогь овайпой группы на распределение осевых вертякадалих уоялий иедду опаяла. В результате, как показала опыти, нагрузка, на крайяяо свая группы по расчету пояучавтоя больше фактически я несущая способ^ нооть свай полностью не иопользуетоя, что удорожает фундамент.

В связи о этим проведение экспериментальных и тзоретичес«» пах исследований о цольэ совершенствования методики определения расчетных нагрузок на сваи виецантранно нагрукениюс групп лвля-втоя актуальным и ямеэт научное я практячоокоа значение.

Цель диссертадяоияой работа, Исолздоваяяе работы внепеятрая-яо нагруаенних групп свай о пельв изучеяяя закономерностей влияния параметров свайных групп я вкоцвнтряоитета приложения яагруз«-кя на распределение вертикальных осевых уоиляй меаду сваямп а

разработка на базе проведенных экспериментов ко то до определения расчётных нагрузок па свои внедантренно нагруженных групп о учётом их гибкости.

Исходя из поставленной цели эадача диссертационной работы заключались в следующем:

- провести экспериментальные исследования взаяшдейотвил вяецеитренно нагруженных групп свай о грунтовым основанием?

* установить законоьэрнооти влияния парадатров свайных групп и эксцентриситета приложения нагрузки на распределение вертикальных осевых уоилай мазду сваями группы^

- исследовать влияние гибкости фундамента на распределение расчётных нагрузок на сваи внецантрэнио нагруженных групп?

- разработать штод определения раочЗтшх нагрузок на овш виоцентренно нагрунанных груш в завасяшсти от гибкости фуцца-мэпта и эксцентриситета приложения вертикальной нагрузки»

- внедрить разработанный метод расчёта в практику проектирования свайных фундаментов шд колонны прошшлэнннх эданий я сооружений.

Научная новизна работ ¡заключается в той, что вшрвно устс-новлено влияние длины свай г гибкоотя свайного фундамента на распределение вертикальных нагрузок шзду оваяш внецэнтронпо нагруженных груш»

Практическая пенность рдбртц заключается в той, что на основании полученного 8кедариаастального материала разработан ян-зга верный катод определения расчётных нагрузок на оваа швшга-ренно нагруаенных груш, учитывающий ах гибкость. В результате повышена точнооть расчёта, что позволяет полнее попользовать пасущую способность свай и снизить отоидасть фундагэита га сч&т сокращения числа свай в нём. Ывтод представлен в удобной для провктйровдаков фора, значения коэффициентов, входящих в расчётные форели „ табулированы.

РШТОФТС Результаты работы использова-

ны при выполнении госбвдяегной тема по мегвузовской научно-технической программе "Строительство" 1ЖЕШ РФ. Применение разработанного метода расчёта для корректировки проектов свайных фгп-

двментов здания вагоноопроквдывателя на Карагандинском металлургическом комбинате а цехов кирпичного вавода в п.Советокое (Кабардино-Балкарская Реопублика) позволило получить экономический аффект в размера 119 тыо.руб.и 112 тно.руб. соответственно (в данах 1991 г,),

Алидбания сабоу*. Результаты проведенных исследований докладывались на III изадународной конференции "Проблемы свайного фуццайзнтоотроекяя" (Минск, 1992 г.) и на техсоветз объединено* "Каббалквгропромотрой" (Нальчик, 1992 г.), где разработанная методика расчёта била рвкоыэндована к внедрению на объектах объединения. :

Цубликашщ. Ооновное оодерканаэ диссертация отражено в 3-х печатных работах.

ftq ?ащта ^нн^сяус^!

- результаты экспериментальных и аналитических исследований влияния параметров овайшос групп на раонределение обевих вертикальных уоялий ыезду оваяш внецентренно нагруженных фундаментов;

- иняонерянй штод определения раочётных нагрузок на оваа внецентренно нагруяекннх фундаментов о учётом их гябкоогя/

- основные вывода, сделанные на оонове анализа экспериментальных и теоретических исследований.

Структура а объём работы. Диссертация оостоит из введения, пятя глав, основных выводов, библиографии и приложений. Общий объём текста 153 отр., в том чаоле 36 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 84 наименований, 12 отр, приложений.

ОСНОВНОЙ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы; сформулирована «ель, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

йвовпп глава поспшцона краткому обзору и анализу результатов зкспоргп.гонта.тьшос.и теоретических исследований работы вне-. ■

центренно нагруженных групп свай и методов их расчёта.

Различные аспекты работы шгацентренно нагруженных свайных фундаментов изучались G. MtyrfioÇ (1Э53), Н.В.Лалетиным (1958), У. Nisîiidà. (1963), H. Kisfiidû. (1964), В.А.Барвшяошм (1968), В.В.Егоровым (1969), А. Ra.i~a.Ul (1970), А.А.Бартолошем (I97Î), В.И.Наборсциковым (1976), Н.М.Дорошсавич (1977), З.Сирожиддапю-вым (1978), Е.С.Паяенковым (1980), Ю.М.Колесниковым (1980), Т.Б.Пердаковой <1981), В.В.Знаменскпм (1981), Б.Б.Варнаковшл (1982), В.И.Кудиновым (1984), В.Г.Федоровским (1984), С.В.Куршг-ло (1984), А.Б.Фадеевым <1984), Т.Аввадом (1992) и другим! отечественными и зарубежными учёныш и специалистами.

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования показали, что на несущую способность и дефоршцни (осадки я краны) шецентренно нагруженных свайных фундаментов существенное . влияние оказывает эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки, положение ростверка (низкий или высокий), способ сопряжения голов свай с ростверком (шарнирное соединение или заделка), а также другие факторы.

Установленные опытным путём закономерности влияния разляч-ных факторов на работу внецентренно нагруженных свайных фундаментов нашли своё отражение в расчётных методах, что повысило точность расчётов и надёжность проектных решений.

Так исследования напряжённо-деформированного состояния грунта в основании свайного фундамента, проведенные под руководством профессора А.А.Бартоломея В.И.Наборщикошм и Т.Б.Першковой, позволили разработать новую, более совершенную методику расчёта кренов и осадок внецентренно нагруженных групп свай, теорэтичео-кио исследования В.А.Барвашова и эксперта нти В.В.Егорова легли в основу методов определения несущей способности свайных фундашнтов с учётом взаимного влияния свай, а результаты работ Б.В. Варнакова и А.Б.Фадеева, посвященных изучению влияния цикличности пршюаеняя нагрузки на работу свайных групп, были использованы для разработки рекомендаций по учёту этого влияния при расчёте и проектировании фундаментов под колонны промышленных зданий а сооружений.

Одним из ванных направлений повышения экономической эффективности свайных фундаментов является совершенствование метода-

ки определения расчётных нагрузок на свая вноцентрэгога нагруаен-шх групп, Практически во всех исследованиях, посвящению: изучению работы шецентренно нагрузивших свайных фундаментов, отмечается, что фактическое распределение вертикальных особых усилий швду сваяш является более равномерным, чем по расчету по методика СНиП 2402.03-85. Это связано, как уже указывалось выше, о чрезвычайно упрошенной расчётной схемой» положенной в основу ю-тода ШиП, не позволяющей учесть влияние многих факторов на рао-проделэииа усилий мезду сваяш.

В последние годы детальному изучению этого вопрооа были посвящены экспериментальные исследования, проведенные в Пермском государственном техническом университете под руководством профессора А.А.Бартоломея, в Ш(Я под руководством профессора Н.М.До-рошкешч я в ЛИ® под руководством профессора А,Б.Фадеева. В результата исследований З.Сярояидцинова, В.В.Знамэнского, В.И.Ку-динова я Т.Аввада были внесены поправка в методику СНиЛ введением корректирующих коэффициентов к приложенным к фундаментам моментам. Суть этих поправок заключается в том, что при кроне фундамента под действием момента, вызванного внецентрегашм приложением нагрузки, по боковым поверхностям свай развивается реактивный горизонтальный отпор грунта, создающий момент, обратный приложенному, в результате чего снюхается доля момента, передающегося на сваи через вертикальные осевые усилия.

Введение корректирующих коэффициентов повысило точность определения нагрузок на свал, что позволило полнее использовать их несущую способность и сократить число свай в фундаментах при проектировании ряда промышленных объектов. Однако при определения значений этих коэффициентов не учитывалась длина свай, которая, как показали опыты Е.П.Знакэнской, существенным образом влияет на гибкость Фундамента и характер его деформирования в грунте, что отражается на распределении осевых вертикальных усилий между сваями внецентренно нагруженных групп. Исключение составляет методика В.И.Кудлнова, но она разработана для групп, соотоящих из коротких жёстких свай, которые под действием приложенного момента поворачиваются в грунте без изгиба, что значительно ограничивает область её применения.

в

Учитывая вша изложенное на кафедрё Механики грунтов, оснований и фундаментов. ШСИ было признано целесообразным продолжить экспериментальные исследования работы вненентронно нагруженных групп свай с целью более детального изучения закономерностей влияния параметров свайных групп и эксцентриситета приложения нагрузки на распределение, вертикальных осевых усилий ыэаду оваями и разработки на базе проведении: экспериментов метода определения расчётных нагрузок на сваи шовднтрегаю нагруженных групп, учитывающего гибкость фундамента..

¡Вторая глава диссертация да сведена экспоряманг&шшм исследованиям. работы ннецантренно нагруженных групп свай на моделях в лабораторных условиях.

Решение о проведении модельных, исследований в лабораториях условиях было принято в связи с TéMi что детальное изучение закономерностей влияния различных факторов на работу вноцонтрашю нагруженных свайных фундаментов требует проведения большого объема испытаний, а проведение даже одного натурного эксперимента связано со значительными материальными и трудовыми затратами. Модельные m испытания позволяю® получить большой объём достоверной информации при сравнительно ire больших затратах к значительно расширить круг исследуемых вопросов, а проведение их.в лаборатории - обеопечить непрерывность и тщательность проведения опытов.

О другой стороны, опыт научных исследований МИСИ, а также других научно-исследовательских организаций у нас в стране и за рубежом показал возможность широкого использования моделей при изучении взаимодействия фундаментов, включая я свайные, с грунтовым основанием для получения качественных, а в ряде случаев и колнчоствошшх результатов, позволяющих установить необходимые для разработки новых и совершенствования существущях расчётных m толов закономерности.

Задачей »ксперйшнтальннх исследований на моделях свайных >, фундаментов являлось изучение закономерностей влияния параметров свайных групп, их гибкости и эксцентриситета приложения нагрузки на распределение вертикальных осевых усилий кежду сватали. Под параштрош свайных групп подразумевалось: число свай в группе а их расположение в плане, расстояние между сваями и длина свай. .Основное оттаяно было уделено длине свай я гибкости свайной

группы, как наименее изученным. вопросам,, не нашедшим достаточного отражения в существующих методиках определения расчётных нагрузок на сваи внецентренно нагруженных груш, имеющих жёсткое соединение голов свай с ростверком. .

Модели свай, использованные в экспериментах, изготавливались га оргстекла а июли поперечное 'свчашго 30x30 т при длина '60, 30, 120 и 150 ом. Из условия гоомэтрического подобия ато соответствовало сваям 'сечением 30x30 см,' длиной б, 9, 12 и 16 м.

Для замера продольных усилий и изгибающих моментов в рэзлггч-ннх сечениях свая бшш снабяетх тензорозйстораш.

Ростверки («дельных фундаментов выполнялись из орготекла толщиной 30 ш к усиливались металлическими накладкош дня придают т нзобходштй я8егкостя на изгиб. В шштн роотшрков была вмонтированы рззьбошэ втулки для аёсгкого креплання голой овай. . ,

Испытания проводилась в лотке размзрои 4x2,5 и п глубиной 2,8 тл, заполненном воздушио-сухтд, .чистым, однородным шоком оредаей'крупности, тлзпщш ододушло фязико-ьшм1яческив характеристики 5' удельный вес - V « 15,4 кН/м3; весовая влажность -V => 0,01; козф$гпшшт порлстостй - о » 0,75; угол внутреннего трения - Т а 31°; удельный вес твёрдых чаотиц - Т3 ^ 26,4 гй/гл3«

Укладка пасм в лоток осуществлялась при потощ» грейфера. Равномерность укладки обеспечивалась отсылкой песка о постоянной высоты от поверхности грунта.

Опытные группы соотояла из различного числа овай (от 4 до 9) при расстоянии шзду ними 3, 4,5 и 6 диаметров сваи. Относительная длина свая изменялась от 20 до 50. Группы испытывалйоь вертикальной статической нагрузкой, приложенной центрально й о относительным эксцентриситетом X » 0,5 и 1,0. . Выполнению эксперименты подтвердили, что распределение ше-центренной нагрузки мэзду сваям»! фундамента, зависящее от ряда : факторов, всегда остаётся более равномерным, чем это даЗт расчёт по методике СНиП.

Исследования показала, что наряду о числом свай в группе, расстояние* между ними- и воличинои эксцентриситета приложен*«! вертикальной нагрузки, длина свай оказывает существенное влияние на распределение'усилий между сваями внецентренно нагруженных групп.

При увеличении длины свай неравномерность распределения нагрузки, характеризуемая коэффициентом неравномерности Кй равным отношению N m.« /К mm , где К ш»» и N «¡п - нагрузки на крайние противоположно расположенные в плоскости действия мо- . мента сваи группы, увеличивается. По данным опытов разница между коэсйвдиентами Кд, определёнными для одной я той Ее группы при различной длине свай, в отдельных случаях превысила 1СО%» Это подтвервдает сделанный в первой главе работы вывод о необходимости обязательного учета длины свай при определении раочВт-ных нагрузок на сваи внецентренно нагруженных фундаментов.

Интересна динамика изменения коэффициента Кн. В соответствии с полученными результатами увеличение Кд о роотом длины овай имеет затухающий характер. Так для групп из 4 свай при рао-отоянии между сваями 3d. коэффициент Кн увеличивается только до глубины L , равной примерно 50А, а затем остаётся практически постоянным. По мере увеличения расстояния Meswy сваями и их чиола в группе глубина Ко увеличивается.

Установленная закономерность изменения коэффициента Кд о ростом длины свай объясняется тем, что реактивный момент, возникающий за счёт горизонтального отпора грунта по боковым поверхностям свай и снижающий неравномерность распределения осевых вертикальных усилий между ними, увеличивается с увеличением крена фундамента. При одной я той ке величине действующего момента, вызванного внецентренным приложением нагрузки, крен, а, следовательно, и реактивный боковой момент будут тем больше, чем короче свая. По мере увеличения длины свай крэн фундамента уменьшается я коэффициент Кн начинает увеличиваться. Однако при определённой глубине погруаенвя свай, которая для заданных грунтовых условий зависит от числа свай в группе, расстояния между ними я эксцентриситета приложения нагрузки, группа начинает работать, как гибкий фундамент, т.е'. изгибаться только в eS верхней чаотя, а поэтому дальнейшее увеличение длины свай не приводят к увеляченяю коэффициента Кн и он остаётся постоянным.

В третьей главе диссертации изложены целя, теоретические основы я результаты численного эксперимента.

Полученные в результате модельного эксперимента закономерности распределения осевых вертикальных усилий между сваями вне-

цеитренио яагруяенншс групп галогот физическое объяснение и не противоречат имеющимся представлениям о работе вяеценгренио ялл горизонтально нагруженных свайных фундаментов. Однако о дольа расширения диапазона изменения основных факторов, влияющих на работу овайинх фундаментов при ях вявцеятронпсм загру-кении, а получения зависимостей коэффициента Кд от параметров свайных групп в болов широких проделах программой экспериментальных исследований било предусмотрено проведение чиоленного эксперимента,

В основу численного эксперимента была положена расчетная охема взаимодействия группы свай о грунтовым основанием, разработанная для расчЗта морских платформ ВДЧФедоровоким, С.Н.Ле-вачЗвил, Ю.М.Колосшшовшл я С,В.Курялло. Вариант этой расчётной ояемы, отражающий конструктивные оообешюстд, принятые при проектировании групп яэ железобетонных овай под колонны промшлен* ных объектов (заделка голов свэЯ в жёсткий недеформируемый ростверк) я условия их работы (небольшие горизонтальные смещения на уровне подошвы ростверка) был использован для изучения закономерностей влияния длины свой на распрзделепяе осевых вертикальных усилий мзаду сваями внецзнтрэнно нагруженных фундаментов,.

При проведения численного эксперимента яоеледовалаоь работа групп, состоящих яз 4, 5, 6 и 9 спай при расстоянии меяду сваями 3<1, 4,5с1 и Длина сваЗ изменялась от 20(1 до 60с1. Вертикальная нагрузка прикладывалась центрально я о относительным впоцвятрвовтетоы А = 0,5 я 1,0.

Полученный в результате чаолевного эксперимента характер изменения коэффициента Кн совпал о установленным в результате проведенных модельных испытаний. Так ке, как я по результатам модельных испытаний, коэффициент Кн увеличивается о увеличением длины свай и эксцентриситета приложения нагрузка а уменьшается с ростом числа свай в группе и расстояния мегщу нимя. Увеличение коэффициента Кн о ростом глубины погруаеяия овай яооят затухающ» Я характер, а глубина, начиная с которой коэффициент Кй перестаёт изменяться, при постоянном эксцентриситете приложения нагрузки увеличивается с ростом числа свай в фукдамеятв я расстояния мевду ¡тт.

Наряду о'этим установлено и существенное раоховденяа в результатах модельного и чиоленного екопериментов при малых длинах овай( от 20 <1 до 40 : ■

В четвёртой глава проведено обобщение и анализ результатов модельного ш сделанного експеримэнтоЕ.

Анализ установленных закоаомерноотей влияния различных Акторов на распределение нагрузки меяду сваяшз внеценгренно нагруженных групп показал, что оно определяющим образов зависит от"-" характера деформирования фувдамента (поворачивается без изгcd а, поворачивается о изгибом, изгибается только в*верхней чаом ésa горизонтального смещения нижних концов свай) порколысу од етого зависит величина реактивных горязоиталыш усилий оо стороны грунта, уменьшавших момент', передающийся на сваи через вертикальные осевые усилия. В овою очередь, характер деформирования вне-'. центренно нагруженного фундамента в грунта зависит от erb гиб-коогя, Эксперименты показали.* растёт число свай для рас стоял к а между ними, что'приводит к'снижению гцбкооги группы - уменьшается коэффициент Кн{ увеличивается длина свай, что приводит к увеличению гибкоотг фундамента - растёт и ков^фяняент Кп«

В работе Е«П.Знаменской .показано, что'гибкость группа свай, имеющих жёсткую заделку голов овай в нвдеформируемый ростверк, не монет быть оценена по гибкости одиночной сваи оо свободной головой. Пространогвенная гибкость группы свай в целом должна определяться о учётом числа свай в Фундаменте, расстояния между оваями и их расстановки в плане. Этому требованию удовлетворяет оледувдая формула

■г - p'635Mi -ж

где F - гибкость группа свай;

i - длипа оваи в грунте; - -

Е иО- модуль деформации, кПа, и коэффициент Пуассона грунта;

(EöI)r- яйоткость овайной группа на изгиб относительно главной оси плана ростверка, кН-м^, определяемая о учётом ра- ; боты восх свай.по формул» \

м

(Еб1)г- ^ (%И)0П, <2>

гдо )ов - изгибпая жйоткооть 1 - ой овая относительно нейтральной оси фундамента, кН-м2?

К - число овай в группе,

На ряо.1 показаны графики замсшоотя когф^цлента Кд от гибкости спайного фундамента Г , построенные по данным проведенных исследований для групп из 4 овай о различным расстоянием медду оваями л различной длиной овай (аналогичные графиня получены и для групп с другим числом свай). Совмещение графиков показало, что опп локаться практически на одну я ту яэ кривую. Этот результат, полученный впервые, позволил сделать важный вывод: при постоянном относительном эксцентриситете приложения нагрузки неравномерность распрэдвлепяя вертикальных усилий медду овоямя, характеризуемая коэффициентом Кн, однозначно определяет-оя гибкостью фундамента Р , определённой по формуле (I). Изме-. наняв параметров группы для грунтовых условий приводят к изменения козффяци'опта К;[ только в том случае, еоли пря этом измеяяат-■ оя гибкость фундамента.

Сделанный вывод важен тем, что воб многообразие факторов, исследования в проявленных экспериментах и чляяйщйх на распределение нагрузки между сваями вноцеятронно нагруяеянцх групп, позволяет овестл к дзум показателя* - гябкостя фундамента ? я относительному акоцв нтряоитету прялоаоняя яа груз к л Л \ Пря этом учитываются все основные фактора» влияющие на работу внецэнтрэн-но яагруаврннх групп свай: длина я размеры поперечного сечения свай, число овай. в группе я расстояние меаду нгеля, раополоаоние свай в шшяо, деформационные характеристика грунтового основания а оксцоятрясатет приложения вертякельпой нагрузкя.

На ряс.2 показан графак заввеююотя коэффициента Кя от гибкости свайной группы, полученный пугбм статистической обработки результатов проведенных экспериментов. На график нанеоенн точка, полученные в результате модэльного я численного экспериментов, а твквэ результаты опытов З.Сирожяддянова з В.Й.Кудянова'.

График поваэш'пет, что гибкость группы свай, опредвдЗнная по формуле (I), устойчиво отражает влияние различных факторов яя

1,0 2.0 3.0 4.0 5.0

Рио. I. Графики зависимости Кя » Р) для внецент-ранно нагруженных групп йз 4-х свай ( I ~ £« 2оа, 2-й ЗОЙ, 3-Е. 40(1, 4-£=50с1)

о - опыты З.Сирожиодииова и

В.И.Куцинола д - модельный эксперимент 6 - численный эксперимент

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Рис". 2. График зависимости коэффициента.Кн от

гибкости внецептрсшю наггужтишх сваЯных групп при Л = 0.5

распределение вертикальных усилий мевду сваями, а полученная зависимость Кн Г монет быть положено я основу инженерного метода определения расчётных нагрузок" на овпи вяецентрен-но нагруженных групп, учитывающего гибкость фундамента, как один яэ основных факторов, влияющих на это распределение.

Пятая глава диссертация поовящвяа разработке яняенерного метода определения расчётных нагрузок на овая внецентренно нагруженных групп р учётом гибкоотя фундамента, приведён пример раочЗта» дана технико-экономическая оценка разработанного метода, проведено сопоставление результатов раочёта о данными натурных яопнтаний овайных фундаментов.

Специфика раочёта иесущоЗ способности внецентренно нагруженных овайных фундаментов под колонны промышленных зданий и вооружений заключается в том, что он ограничивается определением чио-ла свай в фундамента а последующей проверкой уоловия

, (3)

где N - расчётная нагрузка яа угловую наиболее нагруженную ова» группы, кН{ - несущая опособность стая, кИ{

П. - коэффициент надёжности.

РаочЗт свай по материалу на деЯотвие взгябащлх моментов я поперечных сил, боэияшшцих в оочэниях свай вследствие крана фундамента, как правило не производятся вз^а ограничения портативными документами горизонтальных смещений я крона ростверка чрезвычайно магыма зкачеядшя. Вследотвяя этого основным раочЗ-том пря определении несущей способности зяецептренно нагруженных групп свайных фундаментов по несущей способности одиночной сваи будет являться расчёт осевых вертикальных усилий на сваи'. От того насколько правильно будет произведён этот раочЗт зависит тохяя-ко-экономичеокая эффективность а надЭкяооть свайного фундамента.

Полученные экспериментальный путйм графики зависимости коэффициента Кн от гябкоотя фундамента я величины относительного эксцентриситета приложения нагрузки, один 83 которых показан гш рис. 2, в исследованных пределах их изменений ( Р • I ♦ 6; X » 0 *1) хорошо опяснраются гиперболо-параболичеоким уравнением видь V

£ » а0 + а^ + а2Т + в^х2 + Вг^2 + ^3*7 + +

+ С2у3 + 03!^ + О4ХУ2 , (4)

где 2 - кн$ • х « X { у ш Г , ;

Решзнив уравнения (4) методой наименьших квадратов позволило получить оледуицуо формулу для определения коэффициента Кя

Кя - 0,793 + 0,8 X + 0,32 Р - 4.77Х2 - 0,135 Р 2 + + 1,39?Хг + 4.537Х3 + 0,016 Р3 +

(б)

Значения коэффициента Кд, найденные по формуле (5), табулирована.

Еоли известен коэффициент Кя, то нагрузки на крайние свая группы при дайотвип моментов, вызванных внвцентрвнным нагрулением фундамента, в двух плоскостях определятся по формулам

и*.

Н «¡Л

ЛА.

»V

Ыа п.

ж

их

2К

I + к,

нх

I + К

ну

I + К,

- I

- I

нх

I + К,

ну

(6)

(7)

где N<1 г расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент, кН;

^нх и ^ну ~ коэффициенты неравномерности по осям X и 7 плана ростверка соответственно.

При отсутствия вкоцентриоитета приложения нагрузки по одно! ив осей соответствующий коэффициент неравномерности Кн принимается равным единице.

Формулы (6) и (7) позволяют определить нагрузки на крайние овав внецентренно нагруженных групп при гибкости фундамента Р , определённой по формуле (I), больше единицы.

■

Для оценка доотоворноогя разработанной методики определения раочЗтних нагрузок на оива вяецоятрепир пагруяаяпшс групп било проведено оопоставленяе результатов расчёта о данншя натурных яопатший сшйянх фундаментов, проведениях А,Л,Бартоло-K32L1« Сопоотахшшэ показало, что значения раочЗтннх уоплвй па крайяяе свая группа, получеппнз ко предлагаемой штодякз, аяо*» тателько блике я оштяш, чем опрвдолбшшб по ыетодаке СВвП. Рдохоадепяз их о. опытякиа составило SI для Nm^H 14.% для M twin » в то время как ара рэочЗта по методу СИиП оно составило 14$ a ооотвэтотяеяло.

Результата проведанного оопоотаялзпяя показцваит, что разработанная штодяка расчЗта, учитывающая гибкость фундамента, аозполжм? определять нагрузку на крайяяе оаав впецайтрвнпо пп«-груяэппых групп о доототочпой для арактячоскях целей точаоотьо я мот бть рэкойэадоваяа для, иопользоваяяя пря проектирования осапЕшс фундомеитов проишленянх эданяй и соорукзняй.

Прикепакио разработанной методика при коррактяровко проектов овайяш: фуцдамептов здаляя вагоноопрокядыватоля па Варагаа» дяношз мвталлургячеокоа кокбяяато л цохоэ кпрпачного завода а п. Ö0BSTCU09 <Кпбордш!о-5аякарокая Ргспубязяс) позволяло получать экономически! 8|фзкт а сушз 113 тыс;руб; а 112 тиз.руб. соотгогстсепяо (вс<5 в целзх 1591 г;),

ссношш шведа по дгоевгащ® •

X. Покавано, что з завзешжетя от доследованиях Кторов неравномерность рзааредзлэняя взртпкальяоа нагрузки нззду ева-яав апоцйатропао тгрузшнях групп йойэт узэяячштоя вян уиепьгатьоя, ко всегда оотаЗтся «aniso опродолягигоЭ по изтода* ке СНйП, Это говор®? о тем, что пезугяя епособпооть свай rae» цептрэнпо яатругопншс груш вэ moins случаях нодовспольэуэтоя.

2, По результатам провод en nus екопарлшдаоя г фэвторгаэ, вляязщгм на распродалэяяз шгрузкя иозду о ваши мдцзптрзяяо па-гругепянх грунт, откосятся: дяяка а размер поверочного сотовая свай, чяоло свай в груше а ах расположение в шшяо, расстояние иеяяу с ваши, зсарэктбрастава де^ораяруеиости грунтового основа-

пяя и екоцантраоатег' приложения вертикальной пагруаки»

3. Неравномерность распределения нагрузка ыевду сваяьш внвцеатрвнно нагрухеаннх груш, характеризуемая коэффициентов неравномерности Кд, уменьшается о увеличением чяода свай я группе, расстояния ыавду нами н увелачиваагоя по мара ув&жэт®» ная длина свай и ексцзятраоитета приложения вертзгкавьной нагрузка.

4. Установленная зависимость коэффициента КЕ ог иоолвдв» ванных факторов показывает, что неравномерность раопродеяэшш вагрувки швду снакми пнецентронно нагруженных груш оиредехш-сдам образом зависит су характера дефорыяроваявя фундамента в грунте, т.е. о? его гибкости. С увеличением гибкости овайногс фундамента неравномерность распределения осевых вертвкальакх усилий шкду сваа/л ввецентреняо нагруженных груш раотёг.

б, Анализ полученных завяошссгвй доказал, что всЗ шого® образке иооледованных факторов, вля/давдх яа распределена на» грузка ыеаду сваями вдецентренно нагруженных групп, ыокот быть выражено через два показателя - гибкооть фундамента а относи» . тельный ©коцентряситет приложения вертикальной нагрузки, Вра 8том гибкость фундамента додала определяться не по гябкостн одиночной сваи, а с учетом проотравотвенной работы всей группа свай в целом, т;в. о учётом числа свай в группе и расстояния ыеод ними.

6. Установленная завиоимоо^ь коэффициента неравномерности К0 от гибкости фундамента а величины относительного эксцентриситета прилокепия вертикальной нагрузка в иооледованнця предо лах хорошо опвоываетоя гяперболо-параболячеокяи уравнением, Формула для определения коэффициента Кн, полученная в результате решения итого уравнения, уотойчиво отражает влияние исследованных факторов на распределение нагрузки мевду сваями внецентрспно пагрукенных групп.

?, РазработснпнЙ на безо проведениях доследований истод раочйта неоувей опособнооти ввецентреппо вагрувенннх групп ова8, ныеадах гибкость больше единицы, который в отличав от иывюцяхоя методов позволяет ара определение расчётных нагруэок на свая учитывать глубину их погружения в грунт, повышает точнооть и не-

дЗжпость раочЗтоп. Использование разработэивого метода рао\Зтп опягшст отоанооть фундамента за cn'is оовращевая ппсяа свай з uSu в разультато бола о полного использования их пзоущэй способности.

Оопозжоо оодорааппо диооортацяя спуйликосапо в олодутаих работах:

X. Зяамэпопда В.В., Карданов И.?.!, Иссдздошняэ влияляя гяб-кости оваЭ па работу гаояеатрапио ипгрузоппих овзйпих Фупдамзп-'хов // Прсблзаш ов-зйпоро ;$уадачод?оотроепял1 Тезяоы докладов III-а Мзздупародлой яоп$арондая. » Пермь, 1932.-i» I. « С, 3335.

2. Тхов ОЗ., ЗнЕизнснай В.В», Карданов Б;П. УпЗ? гибкости фундамента при определения расчЗтаих нагрузок да свая вяйцэпт* psijfio нагрузолпгос групп // Ооповаяйя» Фувдамаптн я механика грултоя. - 1993. 3 2, - 0. 2-4,

3« Зпяг.тоясЕПЙ В.В», Карданов HJÜ Рясйт пооувдй споссбноо-та вноцзатрецно нагрукншшс групп сваЗ // Георатачеокаэ ооноэн отроатсл7>озваг Сб. трудов II-го Русого-польвгого ооилляра. « Бартазз, 1593.

[одпасеио в печать 17.06.93 г. Формат 60*04*/1б Пвч.офсетная Í-I2B Объем I уч.-нзд.л. Т. 100 Зал ад Бесплатно

Птографш МИСИ им. В.В. Куйбааова