Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький національний технічний університет

Врахування роботи ростверку у складі стрічкового пальового фундаменту та підсиленого палями стрічкового фундаменту мілкого закладання

І.В. Маєвська, к. т. н., доцент

Н.В. Блащук, ст. викладач

Анотації

Рис. 1. Модель фундаменту: а - стрічкового пальового фундаменту, б - підсиленого палями стрічкового фундаменту мілкого закладання ( - крок паль в поздовжньому напрямку, - відстань між рядами паль)

за навантаження, що сприймає стрічковий фундамент мілкого закладання до підсилення, приймається значення, що відповідає розрахунковому опору основи. За допустиме навантаження після підсилення приймається значення, при якому досягається допустиме значення осідання;

частка навантаження, що сприймається ростверком, визначається як добуток реактивного опору основи на площу ростверку без врахування площі паль.

При моделюванні роботи стрічкового пальового фундаменту були враховані наступні фази роботи:

- робота ґрунтової товщі без фундаментів (початкова фаза);

- влаштування стрічкового пальового фундаменту;

- робота стрічкового пальового фундаменту під дією вертикального навантаження.

Для моделювання сумісної роботи існуючого фундаменту і паль при його підсиленні були враховані наступні фази роботи:

- робота ґрунтової товщі без фундаменту (початкова фаза);

- влаштування стрічкового фундаменту мілкого закладання;

- робота стрічкового фундаменту мілкого закладання під дією вертикального навантаження;

- улаштування паль підсилення;

- об'єднання ростверком паль підсилення та існуючого фундаменту;

- сумісна робота існуючого фундаменту і паль при його підсиленні під дією вертикального навантаження.

На рис.2 для прикладу наведено НДС основи при моделюванні роботи існуючого фундаменту мілкого закладання, що підсилюється палями.

Рис.2. НДС ґрунту в основі фундаменту при підсиленні палями довжиною 6 м з поздовжнім кроком 6d на різних етапах роботи: а - існуючий фундамент до підсилення; б - влаштування паль підсилення; в - об'єднання паль підсилення з існуючим фундаментом; г - довантаження

За результатами чисельного моделювання виконано комплексний аналіз факторів, що впливають на НДС системи "паля - ростверк - основа". Виявлено, що найбільш впливовими факторами є:

1) крок паль в поздовжньому напрямку - зі збільшенням кроку паль частка навантаження, що сприймає ростверк у складі підсиленого фундаменту, зростає;

2) відстань між рядами паль - зі збільшенням відстані між рядами паль частка навантаження, що сприймає ростверк, зростає;

3) довжина паль підсилення - зі збільшенням довжини палі частка навантаження, що сприймає ростверк, зменшується;

4) тип палі - частка навантаження, що сприймає ростверк, залежить від способу влаштування паль підсилення. При підсиленні палями, які влаштовані з вийманням ґрунту, частка навантаження, що сприймає ростверк, більша, ніж при підсиленні палями, що влаштовані без виймання ґрунту (при порівнянні крок та довжина паль, відстань між рядами паль, ґрунтові умови не змінювались);

5) при варіюванні ґрунтових умов закономірностей зміни частки навантаження, що сприймає ростверк, від окремих характеристик ґрунту не виявлено. Вибір ґрунтових умов був здійснений таким чином, щоб охопити характерні діапазони реального змінювання комплексу фізико-механічних характеристик для глинистих та піщаних ґрунтів;

6) несуча здатність окремої палі у складі підсиленого фундаменту реалізується не повністю. Зі збільшенням поздовжнього кроку паль та відстані між рядами паль несуча здатність палі у складі підсиленого фундаменту наближається до несучої здатності одиночної палі.

Залежності зміни частки навантаження, що сприймає ростверк стрічкового пальового фундаменту, від цих факторів мають такий же характер як для підсиленого палями фундаменту. Однак, величина частки навантаження, що сприймає ростверк стрічкового пальового фундаменту, менша, ніж для підсиленого. У стрічковому пальовому фундаменті ростверк починає сприймати навантаження одночасно з палями, а в підсиленому фундаменті роль ростверку виконує існуючий фундамент, який до підсилення сприймає навантаження, тобто характер розподілення навантаження між палями підсилення і ростверком інший. Виявлено, що різниця між величиною навантаження на ростверк у цих випадках відповідає навантаженню, що сприймає фундамент мілкого закладання до підсилення.

До результатів чисельного моделювання було додано граничні умови, що витікають з фізичної сутності роботи підсиленого палями стрічкового фундаменту мілкого закладання та новоствореного стрічкового пальового фундаменту. В результаті кореляційного аналізу отримано функціональні залежності для визначення ефекту сумісної роботи (формула (1)) існуючого фундаменту і паль при його підсилені та ростверку і паль у складі стрічкового пальового фундаменту. Адекватність запропонованих функціональних залежностей підтверджується збіжністю з результатами чисельних досліджень.

На основі запропонованої аналітичної залежності (формула (1)) розроблено методику розрахунку стрічкового пальового фундаменту та підсиленого палями фундаменту мілкого закладання.

Область застосування методики:

- під підошвою ростверку розташований ґрунт з модулем деформації Е>5 МПа;

- палі за характером роботи в ґрунті висячі;

- дворядове розташування паль;

- об'єднання паль підсилення ростверком з існуючим фундаментом (жорстке).

Послідовність розрахунку:

1. Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика та визначення навантаження на фундамент.

2. Вибір типу та довжини паль, визначення геометричних параметрів пальового фундаменту. При розрахунку підсиленого палями стрічкового фундаменту мілкого закладання в першому наближенні приймається кількість і крок паль без врахування роботи існуючого фундаменту.

3. Визначення ефекту сумісної роботи ростверку і паль ():

, (1)

де - довжина палі, м;

- початковий опір по боковій поверхні (опір по боковій поверхні в верхній зоні довжини палі);

- крок паль уздовж ряду, м;

- відстань між рядами паль, м;

- поперечний розмір палі, м;

- приведений модуль деформації ґрунту, що визначається згідно з п.1.3 [4]:

, (2)

де - коефіцієнт, який визначає частину навантаження, що передається нижнім кінцем палі, визначають за табл. п.1.2 [4];

- осереднений у межах довжини палі модуль деформації ґрунтової основи, кПа, що контактує з бічною поверхнею, визначається за формулою п.1.4 [4];

- модуль деформації під нижнім кінцем паль, кПа, визначається в межах одного діаметру вище і чотирьох нижче позначки нижнього кінця палі;

стрічковий пальовий фундамент мілке закладання

- коефіцієнт умов роботи ґрунту вздовж бічної поверхні палі, визначають згідно з п.1.5 [4];

- коефіцієнт умов роботи ґрунту під нижнім кінцем палі, визначають згідно з п.1.5 [4].

4. Визначення допустимого навантаження на групу паль:

, (3)

де - кількість паль підсилення, шт.;

- коефіцієнт, що враховує ступінь реалізації несучої здатності палі по ґрунту у складі пальового фундаменту, залежить від ґрунтових умов, довжини та відстані між палями та визначається для підсилених палями стрічкових фундаментів мілкого закладання за табл.1 в залежності від кроку паль та виду ґрунту, що знаходиться під вістрям палі. При визначенні допустимого навантаження на стрічковий пальовий фундамент при поздовжньому кроці паль коефіцієнт для піщаних та для глинистих ґрунтів, а при приймається ;

- допустиме навантаження на одиночну палю, що визначається згідно з [4].

5. Визначення допустимого навантаження на стрічковий пальовий фундамент:

, (4)

Визначення допустимого навантаження на підсилений палями стрічковий фундамент мілкого закладання:

, (5)

, (6)

де - площа стрічкового фундаменту до підсилення;

- середній тиск під підошвою стрічкового фундаменту.

6. Збільшення поздовжнього кроку паль і повторне визначення ефекту сумісної роботи ростверку і паль (п.2). За потребою можна варіювати також довжиною палі.

7. Вибір оптимального варіанту, тобто такого, де робота ростверку максимально використовується (оптимальний крок і оптимальна довжина паль).

При виборі оптимального кроку паль підсилення слід враховувати, що величина допустимого навантаження на підсилений фундамент при зміні поздовжнього кроку паль змінюються в діапазоні від 3 до 25 %. Тобто при більшому кроці і меншій кількості паль може бути досягнута необхідна величина допустимого навантаження на підсилений фундамент, що дозволить знизити вартість робіт з улаштування підсилення (у порівнянні з меншим поздовжнім кроком і відповідно більшою кількістю паль).

Таблиця 1 - Значення коефіцієнта

Висновки

1. Чисельним моделюванням за методом скінчених елементів досліджено НДС систем "ростверк - палі - основа" та "існуючий фундамент - палі підсилення - основа" з розглядом етапів влаштування фундаментів та підсилення відповідно.

2. Запропонована методика розрахунку допустимого навантаження на стрічковий пальовий фундамент та підсилений палями стрічковий фундамент мілкого закладання, що враховує роботу ростверку з урахуванням найбільш впливових факторів. Застосування даної методики дозволить зменшити кількість паль, знизити вартість влаштування.

3. Запропонована таблиця, яка дає змогу більш обґрунтовано призначати кількість паль та врахувати несучу здатність окремої палі у складі підсиленого палями стрічкового фундаменту мілкого закладання в залежності від геометричних параметрів та виду ґрунту.

Література

Размещено на Allbest.ru