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

Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Магзумов Раил Наилович

Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала
<
Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала
>

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

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

Магзумов Раил Наилович. Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала: диссертация ... кандидата технических наук: 05.23.02 / Магзумов Раил Наилович;[Место защиты: Московский государственный строительный университет].- Москва, 2014.- 156 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Расчет и проектирование свайных фундаментов на закарстованных территориях .

1.1 Механизм карстовых деформаций 11

1.2 Методика расчета свайных фундаментов на закарстованных территориях 13

1.3 Методика расчета свайных конструкций на горизонтальное давление грунта 16

1.3.1 Расчетные схемы и методы расчета подпорных конструкций из свай 19

1.3.2 Расчет одиночных свай на горизонтальную нагрузку 20

1.3.2.1 Методы расчета жестких свай 21

1.3.2.2 Методы расчета гибких свай 25

1.3.3 Определение коэффициента постели при расчете свай на

горизонтальную нагрузку 30

1.3.4 Расчет свайных рядов на возможность продавливания грунта между сваями 36

Выводы по главе 1 39

Глава 2. Постановка задачи расчета свай на горизонтальное давление при образовании карстового провала 40

Расчетный случай 1. 57

Расчетный случай 2. 60

Расчетный случай 3. 68

Выводы по главе 2 74

Глава 3. Определение горизонтального давления от грунта на сваи и ростверк 76

3.1 Определение горизонтального давления на сваи от грунта 78

3.2 Определение горизонтального давления на ростверк 101

3.2.1 Определение горизонтального давления на ростверк при расположении кар с тового провала касательно к ростверку 101

3.2.2 Определение горизонтального давления на ростверк при расположении карстового провала центрально к ростверку 106

3.3 Расчет узла сопряжения сваи с ростверком 110

Выводы по главе 3 111

Глава 4. Методика расчета свай в составе свайного фундамента с учетом горизонтального давления от грунта на сваи 113

4.1 Методика расчета свай в составе свайного фундамента с учетом горизонтального давления от грунта на сваи 115

4.1.1 Методика расчета сваи при линейноМ распределении горизонтального давления грунта 115

4.1.2 Методика расчета сваи при билинейном распределении горизонтального давления грунта 120

4.2 Варианты расчета сваи и сравнительный анализ 129

4.2.1 Расчет сваи МКЭ с использованием коэффициента постели по результатам статического зондирования 130

4.2.2 Расчет сваи в геотехнической программе 131

4.2.3 Сравнительный расчет свай при образовании карствого провала на примере свайного ленточного фундамента магазина LEROY MERLIN в г.Уфе 133

4.3 Порядок расчета свайных ленточных фундаментов на закарстованных территориях 144

Выводы по главе 4: 145

Общие выводы 147

Список использованных источников

Введение к работе

Актуальность работы. Потребность и желание возводить здания на географически и экономически выгодных территориях часто приводит к освоению участков с неблагоприятными геологическими условиями и процессами, к которым относится и карст.

На закарстованных территориях достаточно широко применяются карсто-защитные свайные фундаменты, в том числе и ленточные. Основным параметром при расчете таких фундаментов является размер карстового провала в плане. Деформации основания учитываются исключением из расчета свай, попадающих в зону образования провала. Однако карстовый провал имеет некоторую глубину, и сваи, расположенные на границе карстового провала, воспринимают горизонтальное давление при обрушении грунта на бортах провала. В действующих нормах отсутствуют требования о необходимости расчетов свай на горизонтальные нагрузки от горизонтальных перемещений грунта в области бортов карстового провала. При разрушении свай на границе провала расчетный пролет ростверка над карстовым провалом увеличивается как минимум на два шага свай, что приведет к увеличению внутренних усилий в ростверке и, при недостаточной несущей способности ростверка, к возникновению аварийной ситуации.

Научная идея работы заключается в следующем. При образовании карстового провала, сваи, расположенные на краях провала, а также ростверк, воспринимают горизонтальное давление от обрушивающегося грунта. Разрушение этих свай приведет к существенному изменению схемы работы конструкций фундамента и может привести к аварийной ситуации. Определение напряженно-деформированного состояния системы «грунтовое основание - свайный фундамент» позволит оценить надежность и работоспособность свайного фундамента в условиях образования карстового провала.

Целью настоящего исследования является совершенствование метода расчета ленточных свайных фундаментов зданий и сооружений с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала.

Основными задачами работы являются следующие.

  1. Анализ и систематизация существующих расчетных и экспериментальных материалов по расчету свайных фундаментов на закарстованных территориях, а также по расчету свай на горизонтальную нагрузку и определение на этой основе целесообразной области исследований.

  2. Исследование особенностей напряженно-деформированного состояния системы «грунтовое основание - свайный фундамент» при обрушении грунта на границах карстового провала.

  3. Исследование закономерностей действия горизонтального давления грунта на сваи в условиях образования карстового провала.

4. Исследование закономерностей формирования горизонтальной
нагрузки на ростверк от реакции свай в месте сопряжения с ростверком.

5. Построение расчетной схемы и разработка аналитического (инженер
ного) метода расчета свай, учитывающего горизонтальное давление от обру
шения грунта на бортах провала.

Научная новизна.

1. На основе численных исследований выявлены особенности напря
женно-деформированного состояния свай в составе ленточного свайного фун
дамента при обрушении грунта в результате карстового провала в зависимости
от параметров карстового провала, грунтовых условий и длины свай.

  1. Обоснована методика определения горизонтального давления грунта на сваи, расположенные на бортах провала.

  2. Изучены закономерности формирования горизонтальной нагрузки на ростверк от реакции свай в месте сопряжения с ростверком.

  3. Разработан метод расчета свай в составе ленточного свайного фундамента, расположенных на границах карстового провала и воспринимающих горизонтальное давление от обрушивающегося грунта.

  4. Разработан новый метод расчета свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях, учитывающий горизонтальное давление от обрушения грунта на бортах провала и позволяющий повысить надежность карсто-защитных фундаментов.

Практическая ценность работы. Результаты исследований предназначены для расчетов и проектирования свайных фундаментов на закарстованных территориях.

Результаты работы внедрены при проектировании ленточных свайных фундаментов подземного паркинга жилого дома в м-не «Айгуль» г. Уфы.

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций обусловлена:

теоретическими предпосылками, базирующимися на фундаментальных положениях механики грунтов, строительной механики, сопротивления материалов, инженерной геологии;

применением в расчетах сертифицированных и верифицированных геотехнических расчетных программ, реализующих МКЭ.

Апробация результатов исследований.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

международной научно-технической конференции «Актуальные научно-технические проблемы современной геотехники», г. Санкт-Петербург, 2009г.;

российской конференции с международным участием «Геотехнические проблемы проектирования зданий и сооружений на карстоопасных территориях», г. Уфа, 2012г.;

- международной конференции «Геотехника: теория и практика»,
СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург, 2013г;

- российской научно-технической конференции с международным уча
стием «Инновационные конструкции и технологии в фундаментостроении и
геотехнике», г. Липецк, 2013г.

Личное участие автора в полученных результатах, заключается в следующем:

в выборе и обосновании актуальности темы исследования;

в формулировке научно-практической цели диссертационной работы и задач исследований;

в выборе расчетных ситуаций и проведении численных экспериментальных исследований (в программных комплексах PLAXIS 2D, PLAXIS 3D Foundation, MIDAS GTS), оценке полученных результатов, их интерпретации и обобщении в виде формул и эпюр;

в разработке аналитического метода расчета сваи на горизонтальную нагрузку с учетом шарнирного закрепления головы сваи;

в разработке общей методики расчета карстозащитных ленточных свайных фундаментов с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала;

- подготовке публикаций по выполненной работе.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7

статей, из них 3 статьи в журналах, входящих в перечень изданий ВАК Минобразования и науки РФ для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

На защиту выносятся результаты исследований и научные положения, на основании которых разработаны расчетный алгоритм и метод расчета ленточных свайных фундаментов, воспринимающих горизонтальное давление от обрушения грунта на бортах карстового провала.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка использованных источников. Диссертационная работа изложена на 155 страницах печатного текста, включающего 67 рисунков, 26 таблиц, список использованных источников из 118 наименований.

Автор выражает благодарность и глубокую признательность научному руководителю д.т.н., проф. Готман А. Л., а также, за консультативное участие д.т.н. Готман Н. З. и коллективу отдела оснований и фундаментов ГУП института «БашНИИстрой» за оказанную помощь в работе над диссертацией.

Расчетные схемы и методы расчета подпорных конструкций из свай

Наиболее распространёнными свайными конструкциями, воспринимающими горизонтальное давление грунта, следует считать подпорные сооружения, в том числе и специального назначения (противооползневые).

Проблемами расчета свайных подпорных сооружений занимались многие специалисты: Гинзбург Л.К. [10], Маций С.И. [57, 58, 103], Шадунц К.Ц. [103], Готман А.Л. [15, 18], Добров Э.М. [32-34], Веселовский Б.В., Дорфман А.Г. [8] и другие.

Для оценки несущей способности конструкций подпорных сооружений необходимо определиться с расчетной схемой таких конструкций и, в частности, определить горизонтальное давление грунта.

В противооползневых сооружениях оползневое давление, т.е. давление, передающееся от оползневой толщи неустойчивого склона на удерживающие конструкции, как правило, прикладывается в виде равномерно распределенной по высоте нагрузки [36, 78]. В подпорных сооружениях давление грунта принимается активным и схема распределения по высоте конструкции принимается по схеме распределения давления по теории Кулона [69]. Ориентируясь на описанный ранее механизм формирования карстовых провалов давление грунта на сваи на границе провала следует рассматривать аналогично давлению на подпорные стенки, характеризующееся локальными перемещениями грунтовых масс вблизи провала. Свайный ряд ленточного фундамента условно можно представить в виде гибкой подпорной стенки. Как правило, давление грунта на подпорные стенки определяется по классической теории Кулона, предполагая плоскую поверхность скольжения. В обобщенном виде методика определения давления грунта приведена в Пособии к СНиП 2.09.03-85 «Проектирование подпорных стен и стен подвалов» [69].

Однако, контактное давление грунта на стенку является функцией прогибов. Учитывая, что свайный ряд является гибкой конструкцией, а верхний конец свай имеет шарнирное закрепление, определение эпюры давления грунта представляет сложную задачу [6, 77]. Существующие методы не учитывают в полной мере взаимодействие сваи и грунта.

Ренгач В.Н. [77] приводит исследования некоторых ученых (Чеботарева Г., Роу П., Терцаги К., Хансена Б., Дубровы Г.А., Горюнова Б.Ф., Шихиева Ю.М., Гончарова Ю.М., Маликовой Т.А.), а также данные датских нормативов, в которых истинное давление грунта заменяется некоторым приближенным давлением. Эпюры таких приближенных давлений получены на основании экспериментов, наблюдений и модельных испытаний.

Так, по датским правилам эпюра активного давления строится по Кулону, затем корректируется введением параболы (рисунок 1.5 а).

По Чеботареву Г. давление также строится по теории Кулона, но снижается на некоторую величину из допущения увеличения напряжений в шпунте на 30% (рисунок 1.5 б).

Роу П. на основании лабораторных испытаний получил эпюры давления в песчаных грунтах (рисунок 1.5 в). При этом результаты опытов показали, что при перемещении верхнего конца (анкера) стенки на 0,001 высоты стенки криволинейная эпюра превращается в «кулоновскую», распределенную по треугольнику.

Дуброва Г.А. также произведя лабораторные испытания, разработал метод определения давления на стенку. Согласно Дуброве Г.А. расчетное давление представляет собой сумму «кулоновского» давления и давления перераспределения (рисунок 1.6). Дальнейшие исследования показали, что

В R р, кг/м2 D D Рисунок 1.6 Эпюра давления грунта на стенку по Дуброве Г. [77]: слева экспериментальная: 1 - давление по Дуброве Г., 2 - давление по Кулону; справа - теоретическая: 1 - давление расчетное по Дуброве, 2 - давление расчетное перераспределенное по Дуброве, 3 - давление по Кулону изгибающие моменты в стенке оказались завышены на 15-20%, а прогибы стенки – занижены на 50-80%.

Гончаров Ю.М. на основании полунатурных опытов предложил вместо давления по Кулону использовать давление, описываемое квадратной параболой. Сравнение результатов давления по Гончарову Ю.М. с результатами, полученными другими методами показывает более низкое значение давления по Гончарову Ю.М.

Большинство методов расчета подпорных свайных сооружений основаны на теории предельного равновесия и рассматривают грунтовый массив в предельном напряженном состоянии.

При этом принимаются следующие условные допущения: - гипотеза твердого тела (потенциально смещаемая грунтовая призма рассматривается как затвердевший клин); - расчеты ведутся в плоской постановке и рассматривается полоса грунтового массива шириной 1м; - поверхность скольжения принимается определенной формы; - в некоторых случаях к грунтовому массиву, находящемуся в запредельном состоянии применяется теория предельного состояния.

Расчет свайных рядов на возможность продавливания грунта между сваями

В.В. Наиболее известным и получившим широкое распространение методом расчета свай является метод ЦНИИС Минтрансстроя, разработанный Завриевым К.С. и Шпиро Г.С. [38]. Грунтовое основание описывается моделью Фусса-Винклера, а коэффициент постели линейно возрастает с глубиной по треугольной эпюре. На основании уравнений метода начальных параметров Завриев К.С. и Шпиро Г.С. вывели формулы для определения перемещений, углов поворота, внутренних усилий в свае. В описанных методах не учитывается неоднородность грунтового массива. Зиязов ЯШ. в своей работе [40] показал, что в этом случае погрешность расчета может достигать 450%.

По предложению Зиязова Я.Ш. коэффициент постели задается ступенчатой эпюрой на основании данных статического зондирования (рисунок 1.14), т.е. учитывается фактическое грунтовое основание. Расчет сваи производится интегрированием дифференциального уравнения упругой линии сваи, разбитой на участки.

Аналогичный подход реализован в методе расчета сваи, разработанном Готман А.Л. [15]. Коэффициент постели задается по данным статического зондирования. Также приведен алгоритм пересчета коэффициента постели с учетом нелинейной работы грунтового массива и материала сваи.

Зиязову Я.Ш. По мнению Шахирева В.Б. [105] коэффициент постели грунта зависит как от глубины, так и от горизонтального перемещения сваи (рисунок 1.15). Определение коэффициента постели производится по формуле x I C(x)=C0 V J где С(x) – коэффициент постели грунта на глубине x; С0 – коэффициент постели грунта в уровне острия сваи; l – длина сваи; n – показатель, характеризующий степень развития пластических деформаций в околосвайном грунте, принимаемый в зависимости от величины горизонтального перемещения сваи в уровне поверхности грунта.

По результатам испытаний штампов и свай в связных грунтах Буслов А.С. [7] определил, что нелинейная зависимость «нагрузка-перемещение» формируется из-за изменения модуля деформации грунта либо коэффициента постели от действующего давления. На основании этого коэффициент постели грунта определяется функцией действующей горизонтальной нагрузки H и критической Hкр по уравнению

Федоровский В.Г. [100] привел общий расчет свай при горизонтальном и комбинированном нагружении, основываясь на обобщенной винклеровской модели основания и принципа минимума потенциальной энергии системы «свая-грунт». Горизонтальный коэффициент отпора Kh принят переменным по глубине и нелинейным. Коэффициент отпора Kh представляет собой отношение погонного горизонтального сопротивления грунта p к перемещению u соответствующего участка сваи. Зависимость p(u) представлена в виде

В большинстве методов расчета свай, коэффициент постели грунта принимается по табличным значениям, в которых, как правило, не учтены влияние геометрической формы, ширины свай, схема нагружения и величина действующих нагрузок, многослойность основания. 1.3.4 РАСЧЕТ СВАЙНЫХ РЯДОВ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОДАВЛИВАНИЯ ГРУНТА МЕЖДУ СВАЯМИ

Наибольший шаг свай в ряду в подпорных конструкциях определяется из условия отсутствия продавливания грунта между сваями. Продавливание грунта между сваями возникает при условии превышения давления грунта некоторого критического значения.

Основываясь на исследованиях Хилла Р. Днепропертровский институт инженеров транспорта (ДИИЖТ) предложил определять критическое значение давления из условия перехода грунта в пластическое состояние, при котором угол внутреннего трения равен нулю по формуле

В своей работе Гинзбург Л.С. [10] для определения наибольшего расстояния между сваями рассматривает два случая: относительно устойчивое состояние грунтов и с учетом возможности перехода грунта в пластическое состояние. В первом случае предельное расстояние определяется по решениям теории арочного эффекта, а во втором – используются приведенные выше формулы ДИИЖТ.

Определение горизонтального давления на ростверк при расположении кар с тового провала касательно к ростверку

Моделирование карстовых провалов по варианту 1 расчётного случая 2 в главе 2 (провал располагается касательно к оси ростверка, рисунок 3.19) показало, что ростверк воспринимает горизонтальное давление от реакции свай перпендикулярно оси ростверка. Под воздействием данного давления ростверк работает на изгиб в горизонтальной плоскости. Величина давления и характер распределения по длине ростверка зависят от диаметра и глубины провала, а также от грунтов. Шаг свай влияет на значение горизонтальной нагрузки (реакция свай), а на распределение давления по длине ростверка влияние шага незначительно.

Ось карстового провала Карстовый провал Рисунок 3.19 Схема расположения карстового провала касательно к ростверку в плане Для определения зависимости характера эпюры горизонтального давления на ростверк от глубины провала s0bs и диаметра провала D выполнены расчеты для различных геометрических параметров провалов, а также проанализированы ранее выполненные расчеты. Грунтовое основание принято глинистым двухслойным согласно рисунку 2.8, шаг свай - 0,9м. В таблице 3.3 показан характер эпюр горизонтального давления при диаметре карстового провала D=6м, а в таблице 3.4 - при диаметре D=10м. Ввиду симметрии модели эпюры показаны только для левой части модели до оси карстового провала. За длину зоны распределения давления принято расстояние L. За границами данного участка реакции свай составляют менее 5% от F, где F - максимальная величина реакции свай, поэтому их влиянием можно пренебречь. Относительную длину зоны распределения горизонтального давления на ростверк примем в виде отношения L/(s0bs-D).

При замене верхнего слоя грунта двухслойного основания на песчаный характер эпюр горизонтального давления меняется - длина зоны распределения существенно уменьшается. Примеры эпюр представлены в таблице 3.5 для D=10м и шаге свай 1,8м.

Как видно для глинистых и песчаных грунтов наблюдается линейная зависимость относительной длины зоны распределения от геометрических размеров карстового провала.

Основываясь на результатах выполненных исследований, предлагаются следующие схемы расчетных эпюр горизонтального давления на ростверк в зависимости от грунтовых условий, представленные на рисунке 3.20. а) Для глинистых грунтов

Моделирование карстовых провалов по варианту 2 расчётного случая 2 главы 2 (провал располагается центрально под ростверком, рисунок 3.21) показало, что ростверк воспринимает горизонтальное давление от реакции свай вдоль оси ростверка. Под воздействием данного давления ростверк получает дополнительное сжимающее усилие, которое создаст дополнительный изгибающий момент в ростверке. Плечом для изгибающего момента является прогиб ростверка над карстовым провалом.

Величина давления и характер распределения по длине ростверка зависят от диаметра и глубины провала, от грунтов и в меньшей степени от шага свай.

За длину зоны распределения горизонтальных нагрузок на ростверк принято расстояние L. За границами данного участка величина реакции свай составляет менее 5% от F, где F – максимальная величина реакции свай (на границе провала), поэтому их влиянием можно пренебречь.

В таблице 3.7 представлены некоторые эпюры распределения горизонтального давления на ростверк от реакций свай при различных параметрах провала и шага свай. Грунтовое основание - глинистое двухслойное согласно рисунку 2.8. Для наглядности эпюр распределения интенсивность горизонтальной нагрузки, действующей вдоль оси ростверка, показана перпендикулярно оси ростверка. Таблица 3.7 Эпюры распределения реакции от свай по длине ростверка для глинистых грунтов

В таблице 3.8 приведены относительные длины зон распределения по ранее выполненным моделям для однородных грунтовых оснований, с физико-механическими характеристиками по СП 22.13330.2011 [87]. Таблица 3.8 Относительная длина зоны распределения реакции от свай по длине ростверка для различных видов грунтов по приложению 1 [87]

Анализ результатов произведенных расчетов для глинистых и песчаных грунтов показывает наличие линейно аппроксимируемой зависимости длины зоны учета горизонтальных нагрузок на ростверк от геометрических размеров карстового провала.

Методика расчета сваи при билинейном распределении горизонтального давления грунта

Моделирование коэффициента постели выполняется путем ввода упругоподатливых связей («пружин») в узлах КЭ. Пружинки заменяют участок эпюры Сz длиной s. Фактически пружинки - это условные стержни длиной 1м с осевой жесткостью Bz. Определение параметра жесткости Вг может быть произведено по формуле В =Ь С s (4.43) р z , где bv - расчетная ширина сваи, учитывающая пространственную работу сваи, м; s - длина КЭ сваи, м. При этом коэффициент постели Сг возможно определить либо по нормативным документам (приложение В СП 24.13330.2011 [88]), либо по результатам статического зондирования. Жёсткость вертикальной упругоподатливой связи под нижним концом сваи можно определить по формуле, приведенной Д.М. Шапиро [104] Аz = \00Fd, (4.44) где Fd - несущая способность грунта основания одиночной сваи, м. Моделирование эффекта разуплотнения грунта внутри провала может быть осуществлено путем уменьшения коэффициента постели сваи со стороны провала. Для использования разных коэффициентов постели на одной глубине необходимо использование односторонних КЭ, работающих только на сжатие. В этом случае, при «отрыве» одной из боковых сторон сваи от грунта не происходит «прилипание» грунта и возникновение растягивающих усилий в грунте с этой стороны.

Нагрузки задаются на КЭ в соответствии с принятым распределением в зависимости от типа грунтов.

НДС грунтового основания совместно с конструкциями фундамента могут быть произведены с использованием специализированных геотехнических компьютерных программ. Наиболее известными и распространёнными на территории России являются такие программы как MIDAS GTS, PLAXIS, ZSOIL, FEMmodels. Также, геотехнический модуль появился и в таких универсальных расчётных комплексах как ANSYS, ABAQUS, NASTRAN. Для описания грунтового основания в перечисленных геотехнических комплексах имеется множество грунтовых моделей достаточно точно моделирующих поведение различных видов грунтов. Однако, высокая стоимость данных программ, требование специальных знаний и высокой квалификации специалиста-проектировщика не позволяет использовать их повсеместно.

В качестве примера рассмотрим пространственный расчет сваи в геотехнической программе MIDAS GTS.

Для моделирования грунтового основания используется тип КЭ гексаэдр, т.к. использование шестигранных элементов с линейной функцией формы дает более точные результаты для напряжений и деформаций, чем тетраэдры и пятигранники. Для моделирования свай используется свайный КЭ (embedded pile), включающий балочный элемент и интерфейсный контактный элемент по боковой поверхности и торцу. Грунтовое основание моделируется упругопластической моделью Мора-Кулона. Минимальные размеры модели в плане ориентировочно принимаются равными LсвхLсв, а по глубине – 1,5Lсв. Основное условие подбора размеров модели заключается в исключении влияния размеров модели на рассчитываемые параметры.

Голова сваи имеет шарнирно-неподвижное сопряжение с ростверком. Нагрузка на свайный элемент задается на свободной длине по принятому распределению в зависимости от грунтовых условий.

Для сравнения выполним расчет сваи на горизонтальное давление от обрушивающегося грунта при образовании карстового провала рассмотренными выше способами на примере проектирования свайного ленточного противокарстового фундамента магазина LEROY MERLIN в

г.Уфе. При этом, в аналитическом способе расчета подробно и пошагово рассматривается методика расчета сваи, разработанная в настоящей диссертационной работе. Исходные данные. Магазин LEROY MERLIN расположен в Кировском районе г.Уфы северо-западнее остановочного пункта «Мелькомбинат» на трассе «Уфа-Оренбург».

В геологическом строении, в пределах активной зоны до глубины 20,0 м, принимают участие аллювиальные отложения четвертичного и неогенового возраста. Инженерно-геологический разрез участка строительства приведен на рисунке 4.5. Физико-механические характеристики грунтов представлены в таблице 4.1. На участке выполнено статическое зондирование. Данные по зондированию для рассматриваемого участка приведены в таблице 4.2.

Площадка строительства отнесена к III (относительно устойчивой) категории карстовой опасности. Согласно инженерно-геологическому отчету диаметр карстового провала составляет D=6±0,5м, а глубина провала -sobs=5±0,5м.

Похожие диссертации на Расчет свайных ленточных фундаментов на карстоопасных основаниях с учетом горизонтального давления при обрушении грунта на границах провала