Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Зарипов Рустем Винерович

Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай
<
Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зарипов Рустем Винерович. Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.02 : Уфа, 2004 141 c. РГБ ОД, 61:04-5/2231

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние вопроса и постановка основных задач исследования

1.1 Анализ работы горизонтально нагруженной системы «свая-грунт» 7

1.2 Несущая способность горизонтально нагруженного свайного куста. Кустовой эффект и взаимовлияние свай ." 13

1.3 Принципы проектирования свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку 17

1.3.1 Расчет по нормам проектирования (СНиП 2.02.03-85) 18

1.3.2 Другие методы расчета свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку 21

1.3.3 Численные методы расчета 27

1.4 Работа горизонтально нагруженного свайного фундамента с точки зрения моделирования физических процессов в грунтовом основании 31

1.5 Выводы и постановка основных задач исследования...1. 35

2 Численное моделирование работы свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку

2.2 Модель основанная на теории местных деформаций. Коэффициент постели 38

2.3 Модель линейно деформируемого полупространства 49

2.4 Псевдоплоская модель 57

2.4.1 Влияние сил трения по боковой поверхности свай 67

2.4.2 Влияние вертикальной нагрузки 70

2.4.3 Распределение нагрузки между сваями в составе группы 76

2.4 Выводы по второй главе 80

3 Экспериментальные исследования работы горизонтально нагруженных свайных фундаментов

3.1 Характеристика площадки проведения экспериментов 83

3.2 Методика проведения исследований и используемое оборудование 84

3.3 Результаты испытаний одиночных и групп призматических свай на горизонтальную нагрузку '. 91

3.4 Выводы по третьей главе 99

4 Практическое применения результатов исследований

4.1 Использование численных исследований в проектировании свайных фундаментов 101

4.2 Удельная несущая способность и оптимальные конструктивные параметры свайных фундаментов при работе на горизонтальную нагрузку 104

4.3 Применение результатов исследований при проектировании свайных фундаментов 106

4.4 Выводы по четвертой главе 115

Заключение 117

Список использованной литературы

Введение к работе

Актуальность работы.

Причиной значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты могут быть тормозные нагрузки от кранов в цехах с тяжелым крановым оборудованием, температурные расширения технологических трубопроводов предприятий нефтехимической и нефтегазовой промышленности, односторонний обрыв проводов ЛЭП, волновые воздействия и навал судов у причальных сооружений и т.д. Очевидно, что во всех этих случаях оценка несущей способности свай на горизонтальные нагрузки имеет весьма существенное значение.

В настоящее время несущая способность сваи на горизонтальную нагрузку определяется либо методом испытания пробной нагрузкой, либо одним из математических методов расчета. Существующие методики расчета в основном построены на упрощенной расчетной схеме и как следствие имеют существенные погрешности в расчете и не позволят учитывать многих параметров, как самого фундамента, так и окружающего грунта. В связи с этим представляется актуальным и своевременным проведение численных исследований горизонтально нагруженных свайных фундаментов и совершенствование расчетной схемы и методик расчета.

Цель и задачи исследований

Цель работы заключается в исследовании особенностей работы горизонтально нагруженных кустов свай и разработки их адекватной расчетной схемы в среде МКЭ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

а) проанализировать и уточнить эффективность применения моделей грунта на основе теории местных деформаций и сплошной объемной модели (линейно-деформируемое полупространство) в условиях расчета свайных фундаментов на горизонтальные нагрузки;

б) разработать оптимальную расчетную схему свайных фундаментов

для расчета на горизонтальные нагрузки в среде МКЭ в сопоставлении с результатами экспериментальных данных;

в) исследовать особенности работы сваи в составе куста и отличия от
работы одиночной сваи;

г) провести апробацию результатов исследований' на реальных
строительных объектах.

Настоящая работа выполнена в УГНТУ в соответствии с планами НИР.

Методика исследований заключалась в научном анализе теоретических положений и экспериментальных данных работы горизонтально нагруженных свайных фундаментов; сопоставлении результатов расчета по существующим методикам с опытными данными; изучении применения метода конечных элементов (МКЭ) и анализе существующих конечных элементов (КЭ) с целью моделирования работы свайного фундамента на горизонтальные нагрузки. Численный анализ производился с применением программного комплекса StructureCAD v.7.29. Научная новизна работы заключается в следующем:

определены особенности работы свайного куста на основе экспериментальных данных и отличия в работе сваи в составе куста от одиночной сваи;

разработана псевдоплоская расчетная схема горизонтально нагруженного свайного фундамента, для расчета с использованием МКЭ, позволяющая учитывать особенности работы группы свай на горизонтальную нагрузку, и более точно передавать работу свайного куста; >

экспериментальными и численными исследованиями показано, что горизонтальная нагрузка между сваями распределяется

5 неравномерно и зависит от ее положения в группе и шага свай в

кусте.

Практическая значение работы характеризуется , следующими

результатами:

приведены различные возможные схемы моделирования горизонтально нагруженных групп свай, обозначены их рамки применения;

приведен анализ влияния конструктивных параметров на работу свайного фундамента под действием горизонтальной нагрузки, что позволяет проектировать более рациональные фундаменты;

предложенная расчетная модель была успешно использована при проектировании на реальных строительных объектах г. Уфы и позволила получить экономический эффект.

Защищаемые положения:

На защиту выносятся следующие результаты исследований:

  1. Моделирование работы свайных фундаментов при действии горизонтальной нагрузки, особенности использования моделей грунта на основе теории местных деформаций и сплошной объемной модели (линейно-деформируемое полупространство).

  2. Расчет горизонтально нагруженных кустов свай по предложенной псевдоплоской численной модели с использованием МКЭ.

  3. Особенности работы кустов свай под действием горизонтальной нагрузки.

Апробация материалов исследований.

Результаты настоящей работы были доложены и опубликованы на 4 международной научно-технической конференции при 4 международной специализированной выставке « Строительство, архитектура, комунальное хозяйство - 2000» (Уфа, 2000); межрегиональной научно-методической конференции « Проблемы нефтегазовой отрасли» (Уфа, 2000); научно-

практической конференции конференция «Город и время» (Уфа, 2000); международной научно технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 2001); международной геотехнической конференции «Геотехника Прикаспия», (Atyrau, 2002); 6 и 7 международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России», (Уфа, 2002, 2003); научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития строительства в XXI веке» (Магнитогорск, 2002).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах.

Внедрение результатов исследований.

Результаты исследований и разработанные методики расчета были использованы при расчетах на 3-х объектах: подпорная стена на АЗС по ул.

Ленина в Советском районе г. Уфы (институт БашНефтеПроект); свайная шпунтовая стена на 12-ти этажной вставки комплекса административных зданий ОАО «КПД» по ул. Пр. Октября 132/3 в Октябрьском районе г. Уфы (ООО ИК «СтройТех XXI»); вариант свайных фундаментов склада-терминала ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» в г. Уфе (ООО ИК «СтройТех XXI»).

^

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

Принципы проектирования свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку

Систематизируя существующие методы расчета можно их разделить на пять групп по используемой модели работы системы «свая-грунт».

К первой группе относятся методы, использующие теорию предельного напряженного состояния грунта: Березанцев В.Г., Снежко О.В., Понамо-рев А.Б. [9, 90, 86]. В основу методов положена теория Кулона, которая с некоторыми поправками переносится из условия плоской задачи на пространственную.

Во вторую группу можно включить методы, основанные на теории местных упругих деформаций (модель Фусса-Винклера): Завриев К.С., Шпи-ро Г.С., Снитко Н.К., Готман А.Л., Урманшина Н.Э. и др. [28, 44, 45, 97, 109].

В методах третьей группы: Poulos H.G., Chiarugi А., Горбунов-Пасадов М.И., Федоровский В.Г., Дидух Б.И., Шапиро Д.М. [20, 39, 105, 108, 120, 127,], грунтовая среда представлена упругим полупространством.

В четвертую группу входят методы, в которых грунтовое основание в верхней зоне представлено средой, находящейся в состоянии предельного напряженного состояния, а в нижней упругой средой: Григорян А.А, Лучков-ский И.Я., Лекумович Г.С. [32, 68, 70].

В пятую группу входят полуэмпирические и инженерные методы: Шахирев В.Б., Знаменский В.В., Луга А.А., [53, 101], в них используются различные расчетные схемы, в том числе условные (например, свая в виде свободной консоли с заделкой на заданной глубине); параметры упомянутых условных схем принимаются по результатам экспериментов.

Рассмотрим основные методы расчета и выделим их главные положения.

В нормах проектирования [89, 94], при расчете сваи на горизонтальную используется модель Фусса-Винклера. Данная модель построена на теории местных деформаций. Грунт, окружающий сваю, представляется пло-ской системой пружин (см. рисунок 1.3). Свая, при этом, представляется балкой на упругомосновании.

Грунт рассматривается как упругая линейно-деформируемая среда, характеризуемая одним интегральным показателем, в той или иной мере учитывающий взаимодействие сваи с грунтом - коэффициентом постели CZ[KH/M3]. ПО нормам принято линейное изменение коэффициент постели в зависимости от глубины. Расчетное значение коэффициент постели по боковой поверхности определяется по формуле (1.7): где : К - коэффициент пропорциональности, [кН/м4], принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю; z - глубина расположения сечения сваи в грунте, м, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта при высоком ростверке или к подошве ростверка при низком ростверке; ус - коэффициент условия работы. При расчете куста свай несущая способность сваи в кусте принимается равной несущей способности одиночной сваи. Учитывается только тип заделки головы сваи в ростверк гибкий или жесткий. В случае жесткого сопряжения, расчет сваи ведется из условия нулевого поворота ее головы.

Конструктивные требования СНиП 2.02.03-85 устанавливают минимальное расстояние между осями забивных свай без у ширений а = 3d.

В случае расчета свайных фундаментов опор мостов в качестве расчетной схемы принимают пространственную раму на упругих (нелинейно упругих) опорах и жесткий ростверк [45, 89]. При этом коэффициент постели определяется по несколько видоизмененной формуле.

Общий метод расчета свайных фундаментов с жестким ростверком в условиях плоской задачи впервые был предложен проф. Н.М. Герсевановым в 1914 г. [18].

Расчет по нормативам имеет ряд существенных недостатков, приводящих зачастую к излишнему занижению несущей способности свайных фундаментов, а в некоторых случаях и к необоснованному завышению.

Как указывается в [45], значения коэффициента пропорциональности задаются в большинстве случаев приблизительно. В расчетах это сказывается на деформационных составляющих, которые чрезвычайно важны в расчетах свайных фундаментов, в особенности гибких свай. В нормативной документации отсутствуют четкие указания по определению коэффициента постели в случае прорезания сваей нескольких слоев грунта (многослойное основание), различных по физико-механическим характеристикам.

Из-за задания линейного изменения коэффициента постели по глубине не учитывается многослойность основания. Такой подход возможен для коротких свай, иначе увеличивается погрешность в случаях резкого, скачкообразного изменения физико-механических характеристик грунта по глубине.

Не учитывается пространственная картина распределения и передачи усилий в грунте.

Используемая модель Фусса-Винклера, является приемлемой лишь в случае расчета одиночной сваи, а в случае переходя к расчетам кустов свай приводит к значительным погрешностям, вызванных не учетом взаимовлияния свай, кустового эффекта.

Как указывалось уже в первом разделе, работа сваи характеризуется ярко выраженной нелинейностью, что не учитывается в расчетах. Линейный расчет ориентирован на сходимость с экспериментальными данными в ограниченном диапазоне перемещений (в области 8... 10 мм, см. рис. 1.4). Однако часто при проектировании свайных фундаментов необходимо прогнозировать поведение свай в более широком диапазоне перемещений, от нескольких миллиметров до 25...30 мм.

Модель линейно деформируемого полупространства

Таким образом, применение теории местных деформаций позволяет с достаточной точностью показать работу одиночной сваи на горизонтальную нагрузку. Главным фактором, влияющим на точность расчетов, является задание коэффициента постели. При расчете свайных кустов возникают значительные погрешности, вызванные главным образом невозможностью правильного учета взаимовлияния свай. В этом случае более целесообразным представляется применение инженерного метода (например Знаменского В.В. [54]) основываясь на расчетах несущей способности одиночной сваи. Так же необходимо отметить ошибочность некоторых допущений. Это допущение о нулевом повороте головы сваи, жестко заделанной в ростверк. Неправильным является рассмотрение грунта, как воспринимающего только горизонтальные усилия, при работе даже только на горизонтальные нагрузки свайных кустов.

В основе теории описывающей данную модель лежат законы теории упругости [80, 105]. Хотя поведение образца грунта не может быть точно описано теорией упругости, но при переходе к большим массивам грунта, теория упругости дает приемлемый результат.

В данной модели грунт имеет три характеристики: модуль упругости Е, коэффициент Пуассона v, объемный вес у. Эти характеристики достаточно легко получают опытным путем, испытаниями образцов грунта, взятыми из буровых скважин монолитов.

Для учета нелинейности в основном используется либо идеально уп-ругопластическая модель, в которой четко разделены упругая и пластическая часть работы материала [108] (см. рисунок 2.6), либо модель нелинейно-упругого материала (см. рисунок 2.7), в ней задается закон изменения модуля упругости в зависимости от Для идеально упруго пластичной модели (рисунок 2.7), в упругой части напряжения и деформации связаны линейно модулем деформации, в пластической части происходит "течение грунта", то есть грунт теряет всякое сопротивление. Данная граница "течения грунта" с напряжением стпрел соответствует пределу прочности грунта и определяется согласно условия прочности Мора-Кулона - для плоской задачи или Мизесу-Шлейхеру-Боткину для объемной [108]. Для нелинейно-упругой модели (рисунок 2.8) две прямые первой модели апроксимируются в некоторую кривую, в ней так же может быть выделен участок линейной зависимости (аупр-еупр) [103]. Напряжение астр Для обеих моделей по физическому смыслу соответствует структурной прочности грунта.

Свая может представляться как в виде линейных элементов, так и в виде объемных. Целесообразность представления определяется возможностями используемого расчетного комплекса. Так в случае возможности расчета с образованием трещин (т.е. разрывом связей) при определенных условиях (например, при превышении растягивающих усилий заданного уровня) удобным является представлении ж/б сваи в виде объемного элемента - бетона, с внедрением в него линейных элементов - арматура (см. рисунок 2.9 а) ). В этом случае при расчете сразу можно проверить или подобрать армирование ж/б сваи. В случае отсутствия таких возможностей, целесообразно представление сваи в виде изображенном на рисунок 2.9 б). В этом случае армирование сваи подбирается в последующем по полученным усилиям: М (изгибающий момент), Q (поперечная сила) и N (продольная сила).

Наибольшие проблемы в контексте данной модели вызывают условия передачи усилий от сваи на грунт. В виду большей наглядности будем рассматривать модель сваи в виде линейных КЭ (см. рисунок 2.9 б) ). Напомним, что особенностью расчетов МКЭ является узловое взаимодействие КЭ, то есть все нагрузки передаются через узлы элементов. На рисунке 2.10 представлена модель сваи с окружающим грунтом, полученная на основе анализа распределения усилий в узле КЭ сетки в сравнении с реальной картиной.

Такая сложность представления узла А (рисунок 2.10 б) обусловлена физической сущностью работы сваи. Разберем подробно образующие связи узла А.

Связь 4 - представляет собой одностороннюю связь, работающую только на сжатие. Необходимость ее использования обусловлена наличием участков отрыва поверхности сваи от грунта. В случае обычного соединения узлов элементы грунта 1 начинают работать на растяжение, в результате чего происходит существенное искажение напряженно-деформированной картины в грунте. Данная связь наиболее существенна из всех представленных на рисунке 2.10.

Связь 5 - представляет собой силы трения, образующиеся между боковой поверхностью сваи и окружающим ее грунтом. Сложность в определении характеристик связи в данном случае обусловлена сложностью физических процессов силы трения. Сила трения представляет собой произведение коэффициента трения грунта на нормальную силу, действующую между элементами. Таким образом, связь 5 должна изменяться в зависимости от нормальных напряжений в грунте, перпендикулярно вертикальной плоскости действия внешней нагрузки, и быть направлена обратно перемещению точек поверхности тела сваи. Представить численно данный процесс достаточно сложно. Поэтому возникающие силы трения зачастую не учитывают, принимая их в запас несущей способности. Это вполне приемлемо при сравнительно небольших площадях трения в случае призматических свай.

Связь 6 - ее присутствие необходимо, так как в этой точке максимальны касательные напряжения и происходит срез элементов грунта относительно друг друга. Согласно теории Кулона, должен происходить разрыв данной связи при касательных напряжениях т. agq + с. В случае использования обычных жестких связей происходит неправильное распределение напряжений, в результате чего боковой элемент грунта начинает воспринимать значительные растягивающие напряжения.

Методика проведения исследований и используемое оборудование

Нелинейность перемещения свайных ростверков в основном связана с нелинейностью деформаций материала свай при их изгибе и грунта при горизонтальном перемещении свай.

Сравнивая несущую способность свай в фундаментах с монолит-ным низким ростверком и одиночных свай, можно установить, что в ряду она в среднем в 2,5-2,8 раза, в кустах в 1,3-1,9 раза больше, чем у одиночных свай (см. таблицу 3.2). В кустах с высоким ростверком несущая способность свай, наоборот, в 0,85 раза меньше, чем у одиночных свай. Уменьшение несущей способности вертикальных свай в кусте с высоким ростверком в сравнении с несущей способностью одиночных свай объясняется тем, что в данных опытах нагрузка к одиночной свае была приложена на высоте 0,15м, а к ростверку на высоте 0,4м. Естественно, при одинаковой высоте приложения нагрузки несущая способность сваи в кусте с ростверком должна быть боль-ше, чем у одиночных свай.

Приведенные результаты свидетельствуют о положительном влиянии на несущую способность сваи, работающей на горизонтальную нагрузку, жесткой заделки ее головы в плиту ростверка, а также, о взаимовлиянии рядов вертикальных свай фундамента в виде куста.

Сравнение воспринимаемой горизонтальной силы кустом свай и одиночной сваей при одинаковом перемещении позволяет сделать вывод о присутствующем кустовом эффекте, причем коэффициент взаимовлияния (характеризующий кустового эффекта) зависит от количества свай и расстоя-ния между ними. Так коэффициент уменьшается с увеличением числа свай в фундаменте (сравнение кустов из 4-х и 6-ти свай) и увеличивается с увеличением шага свай в фундаменте (сравнение кустов из 4-х свай с разным шагом 3d и 4d).

При действии горизонтальной нагрузки ростверк перемещается и поворачивается. При одинаковом горизонтальном перемещении угол поворота ростверка рядов свай в 2,5-4 раза больше, чем у кустов (см. таблицу 3.2).

В данном случае поворот ростверка ряда происходит в основном за счет изгиба свай и вдавливания части ростверка в грунт, а куста свай за счет выдергивания и вдавливания рядов свай. Заметим, что сопротивление каждой сваи вдавливанию (370кН) и выдергиванию (ЗЮкН) при перемещении 10мм соответственно в 9,3-7,7 раза больше, чем на изгиб (40кН).

В процессе испытаний кустов был установлен характер перемещения низкого ростверка из 4 свай при действии горизонтальной нагрузки (рисунок 3.9). Поворот ростверка происходит с частичным подъемом одной и вдавливанием в грунт другой стороны подошвы ростверка, величины которых соответственно достигают 3,38 и 0,38мм. Точка поворота подошвы ростверка находится в сечении свай первого ряда в направлении действия нагрузки, а именно, на расстоянии 5-22см от ее внутренней грани. С увеличением нагрузки точка поворота удаляется от оси фундамента.

Смещение точки поворота подошвы ростверка от геометрического центра фундамента достигает 70см, что невозможно объяснить лишь мень шим сопротивлением выдергиванию, чем вдавливанию, и сопротивлением грунта под подошвой ростверка. В этом можно убедиться, рассмотрев усло вие равновесия ростверка. Мессдозы под подошвой ростверка показывали, что давление грунта на ростверк не превышает 0,04-0,08МПа им можно пре небречь.

Подъем ростверка свай при действии горизонтальной нагрузки обу t словлен как выдергиванием растянутых свай, так и подъемом при изгибе верхнего конца всех свай в кусте; по показаниям приборов после снятия нагрузки на фундамент изгиб достигал 0,24-2,37мм, что привело к смещению точки поворота подошвы ростверка в сторону сжатых свай. і

Эпюры изгибающих моментов (рисунок ЗЛО) в сваях, составляю щих куст, имеют следующую форму: знак на эпюре меняется на глубине 0,75-1 м, а экстремальное значение находится на глубине 1,5-2,5м от подошвы ростверка.

По эпюрам изгибающих моментов была вычислена поперечная сила в заделке свай в плиту ростверка. В заделке первого ряда свай поперечная сила в 1,35 раза больше, чем в заделке второго ряда. Сопротивление свай го ризонтальной нагрузке прямо пропорционально их жесткости на изгиб. Так, у металлических тензосвай жесткость на постоянна и равна І5б8х104кН-м2, а у железобетонных при увели изгибающих моментов она уменьшается и со ставляла в опытах (0,58-0,72)х104кН-м2, т.е. в 2,34 раза меньше. Суммарная поперечная сила в заделке 6 свай оказалась меньше в 1,31 раза, чем дейст вующая на фундамент горизонтальная нагрузка. Это обусловлено, во-первых, взаимовлиянием свай в ряду, так как тензосвай были расположены в центре рядов свай, во-вторых, связано с перераспределением продольной реакции свай на горизонтальные и вертикальные составляющие. Отмеченные факто ры не учитывались при вычислении поперечных сил в заделке железобе тонных свай в плиту ростверка.

Удельная несущая способность и оптимальные конструктивные параметры свайных фундаментов при работе на горизонтальную нагрузку

Основным показателем эффективности применения тех или иных свайных фундаментов является показатель удельной несущей способности, определяемый по формуле (4.1): Унес.сп. фун.) V / где: Т - усилие (горизонтальное), воспринимаемое фундаментом; "Уфун. - объем железобетона фундамента.

При работе свайных фундаментов на горизонтальные нагрузки сравнение по удельной несущей способности приемлемо в случае сравнения фундаментов несущих одинаковую нагрузку. Невыполнение этого условия приводит к существенному искажению реальной эффективности того или иного фундамента. Так, например если взять типовой свайный фундамент (призматические сваи, объединенные в ростверк), то при увеличении количества свай, для восприятия больших горизонтальных усилий, происходит снижение общей удельной несущей способности. Расчет приведен в таблице 4.2. Таким образом, видно, что при увеличении нагрузок на фундамент его материалоемкость возрастает в большей степени. Аналогичные результаты приведены в работах [54, 64].

Располагая результатами многочисленных опытов и основываясь на результатах проведенных расчетов, можно рекомендовать следующие эффективные конструктивные решения свайных фундаментов, работающих на горизонтальные нагрузки: более эффективны сваи небольшой длины, с приведенной глубиной не более 3,0...3,2 м, дальнейшее увеличение прак тически не сказывается на несущей способности; сваи пирамидального сечения обладают большей удельной несущей способностью, в особенности в грунтах средней и высокой прочности; v полые круглые сваи (ПКС) более эффективны в слабых грунтах; призматические сваи следует преимущественно применять в случае сочетания вертикальных и небольших горизонтальных нагрузок и с малой глубиной погружения сваи; і наличие вертикального пригруза, практически всегда ведет к увеличению несущей способности, кроме случаев свай-колонн; группа свай, с жестким сопряжением голов свай с ростверком, работает лучше одиночных свай. при значительных горизонтальных и вертикальных нагрузках наиболее эффективными фундаментами являются комбинированные и корневидные свайные фундаменты.

Существенные горизонтальные нагрузки возникают в следующих видах зданий и сооружений: различного рода подпорные стены, в особенности в случае наличия пригруза на бровке; фундаменты мостов, путепроводов, опор трубопроводов и т.п.; фундаменты зданий со специальным технологическим оборудованием (краны, насосы и т.п.); фундаменты зданий и сооружений имеющих большую парусность и конструкцию каркаса концентрирующая ветровые нагрузки на один или несколько фундаментов.

Результаты исследований, изложенные в данной диссертации, были применены при проектировании свайных фундаментов на следующих объектах:

1. Подпорная стена на АЗС по ул. Ленина в Советском районе г. Уфы, институт БашНефтеПроект (см. прилржение №1).

2. Свайная шпунтовая стена на 12-ти этажной вставки комплекса административных зданий ОАО «КПД» по ул. Пр. Октября 132/3 в Октябрьском районе г. Уфы, ООО ИК «СтройТех XXI» (см. приложение №2).

3. Вариант свайных фундаментов склада-терминала ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» в г. Уфе, ООО ИК і «СтройТех XXI» (см. приложение №2). Ниже.приведены основные исходные данные конструктивные и расчетные схемы запроектированных конструкций фундаментов.

Объект 1. При проектировании АЗС по ул. Ленина ввиду большого уклона участка строительства потребовалось устройство подпорной стены. На рисунке 4.2 приведен ситуационный план площадки.

Похожие диссертации на Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай