Введение к работе
Актуальность решаемой проблемы. Для современного строительства характерно увеличение нагрузок, передаваемых сооружениями на фундаменты и использование менее благоприятных грунтовых условий в качестве оснований. Это вынуждает специалистов все чаше применять свайные фундаменты, что обеспечивает передачу нагрузки от сооружения на более прочные нижележащие грунты основания.
Из общего объема применяемых в настоящее время свай более 90Ж составляют забивные свви (Б.В.Бахолдин, 1987). Разработанная в последнее время отечественными специалистами безотходная технология их погружения обеспечивает широкую возможность типизации, конструкций для централизованного заводского изготовления. В то же время, одним из возможных путей дальнейшего повышения эффективности применения свайных фундаментов является совершенствование методов их расчета.
Конечной целью любого расчета, в т.ч. расчета по предельным состояниям, является обеспечение надежности и экономичности проектных решений. Расчет свайных фундаментов по несущей способности производится не только для проверки наиболее опасного предельного состояния, каким является потеря несущей способности, но и для установления исходных параметров, используемых при расчете их по деформациям грунтового основания.
Однако, большинство . исследований, посвященных как несущей способности одиночных свай, так и учитывающих их взаимовлияние, проведено без учета статистической изменчивости характеристик грунтов и параметров внешних нагрузок. Анализ проектных решений одних и тех же сооружений в разных грунтовых условиях и при разных типоразмерах свай показал, что существующими методами расчета закладывается разный уровень надежности, в большинстве случаев завышенный, что приводит к менее экономичным решениям, иногда заниженный, что сопряжено с риском. Один из реальных путей дальнейшего совершенствования существующих методов оценки несущей способности свайных фундаментов представляется возможным на основе вероятностного подхода.
Решение этой проблемы имеет важное народнохозяйственное значение и позволит более полно и дифференцировано использовать несущую способность свайных фундаментов, что даст возможность проектировать их более надежными и экономичными.
Поскольку указанная проблема является одной из основных в свайнс фундаментостроении, что.подтверждается рекомендациями, принятыми треі« последними Всесоюзными и Международными конференциями (1988, І99С 1992 гг), посвященными проблемам свайного фундаментостроении исследование направленное на ее решение следует считать актуальным.
Цель диссертации заключается в совершенствовании методов расчет несушей "способности одиночных свай и проектирования свайны фундаментов при центральных и внецентренных нагрузках, разработк методов количественной оценки их уровней надежности с учетом степей ответственности проектируемых зданий и сооружений и взаимовлияния сва в составе фундамента.
Научная новизна работы состоит в том, что впервы разработаны методы оценки несушей способности одиночных свай и свайны фундаментов при центральных и внецентренных нагрузках на основе- теори; надежности с учетом степени ответственности проектируемых зданий і сооружений. При этом решены следующие задачи:
разработана методика, позволяющая определить непосредственні несущую способность по результатам стандартных испытаний свай пробно! статический нагрузкой, минуя предельное сопротивление;
предложена методика, обеспечивающая более точное разделение несущей способности свай на сопротивление острия и боковой поверхності по результатам параллельных испытаний свай пробной статическоі нагрузкой;
разработана методика вероятностно-статистической обработки результатов испытаний свай пробной статической нагрузкой;
составлены таблицы нормативных сопротивлений грунтов под острие* и по боковой поверхности свай, а также табулированы их статистические параметры изменчивости по глубине в зависимости: дл* пылевато-глинистых грунтов от показателя текучести и коэффициенте пористости, для песчаных грунтов от крупности и плотности сложения;
предложен метод расчета несущей способности одиночных свай при центральной и свайных фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках с учетом степени ответственности проектируемых зданий и сооружений;
на основе параметрической теории надежности разработана методика оценки уровня надежности несущей, способности одиночных свай при центральной и свайных фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках.
На защиту выносятся:
-
Критерий оценки несушей способности свай по результатам стандартных испытаний статической нагрузкой и методика ее разделения на сопротивление под острием и по боковой поверхности.
-
Методика и результаты вероятностно-статистической обработки значений сопротивления грунтов под острием и по боковой поверхности на основании обобщений 11,5 тысяч испытаний натурных свай пробной статической нагрузкой.
-
Методика определения нормативных и расчетных сопротивлений грунтов под острием и по боковой поверхности свай при различной доверительной вероятности.
-
Оценка несушей способности свай при центральной нагрузке, а также свайных фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках с учетом степени ответственности проектируемых зданий и сооружений.
5. Методика и результаты оценки уровня надежности несушей
способности одиночных свай при центральной нагрузке, а также свайных
фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в разработке методоз расчета и проектирования свайных фундаментов на неоднородных основаниях при центральной и внецентренной нагрузках с учетом степени ответственности проектируемых зданий и сооружений. Это позволяет в одних случаях повысить передаваемые нагрузки на фундаменты до 2 и более раз, а в других - предотвратить опасность потери несущей способности. Разработанные методы также позволяют проектировать свайные фундаменты с заданным уровнем надежности, соответствующим уровню надежности проектируемых зданий и сооружений, что приведет к сокращению расхода материалов и трудозатрат при возведении фундаментов.
Предложенные методы расчета доведены до формы, удобной для практического применения. С целью облегчения расчетов составлены соответствующие таблицы, которые в максимальной степени сокращают трудоемкость вычислений, а также приводятся многочисленные примеры, иллюстрирующие выполнение необходимых расчетов.
Достоверность научных результатов. Рекомендуемые расчетные характеристики основаны на статистической обработке результатов II.5 тысяч испытаний натурных свай пробной статической нагрузкой, выполненной автором в соответствии с аппаратом теории вероятностей. Полученные результаты также подтверждаются многочисленными сравнениями с данными испытаний натурных свай и свайных фундаментов статической
- Б -
нагрузкой, не включенными в статистическую обработку, а также с приведенными в литературе экспериментальными данными других авторов.
Реализация работы. Результаты исследований включены во "Временные технические указания по расчету, проектированию и производству работ по свайным фундаментам зданий и сооружений в г.Москве", Методические указания "Проектирование свайных фундаментов" к выполнению дипломного проекта для студентов по специальности 2903.
По результатам исследований выпушены "Рекомендации по определению несущей способности забивных свай в водонасыщенных пылевато-глинистых и песчаных грунтах". Методические разработки автора приняты Госстроем Республики Узбекистон для использования при разработке "Руководства по проектированию и устройству оснований и фундаментов в грунтовых условиях Республики Узбекистон".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на: III Международной конференции "Проблемы свайного фундаментостроения" (Минск, 1992); II Всесоюзной конференции "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР" (Одесса, I99D); III Всесоюзном координационном совещании-семинаре "Механизированная безотходная технология возведения свайных фундаментов" (Владивосток, 1991); Всесоюзной научно-практической конференции "Лессовые просадочные грунты как основания зданий и сооружений" (Барнаул, 1990); 2 Международной научно-технической конференции "Новые материалы для ремонтно-восстановительных работ и реставрации памятников архитектуры" (Самарканд, 1992); I регионально{ конференции "Строительство на структурно-неустойчивых грунтах" (Самарканд, 1992) республиканской научно-практической конференш» "Проблемы строительства на просадочных грунтах Южного Казахстана" (Чимкент, 1991); семинаре кафедры МГрОиФ с участием ведущих специалистов МГСУ , НИИОСПа и ППИ (Москва, 1992); XLVII научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ МИСИ, посвященной 70-летию института (Москва, 1991); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СамГАСИ и работников НТО Республиканской и областной стройиндустрии (Самарканд, 1980, 1Э82, 1983, 1985, 1987, 1988).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 22 печатных работах, в т.ч. в монографии, рекомендациях и 20 статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и трех приложений. 9бщий объем
352 страницы машинописного текста (включая 24 таблицы), 48 рисунков (33 стр.), библиографии из 272 наименований (28 стр.), в том числе 33 на иностранных языках. В приложениях на 22 страницах (12 таблиц) приводятся табулированные автором расчетные параметры.