ANALIZA COMPARATIVĂ A METODELOR DE CALCUL ACHIDERII FUNDAȚIEI PILOT

Melnikov Viktor Alekseevich 1, Alekseev Nikolay Sergeevich 2, Ionov Konstantin Igorevich 3
1 FGBOU VPO Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg, dr., Profesor asociat
2 FSBEI HPE Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg, licență
3 FSBEI HPE Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg, licență

adnotare
Articolul discută diverse metode pentru calcularea așezării fundațiilor de grămadă descrise în documentele de reglementare - SNiP 2.02.03.-85 „Fundații de grămadă” și versiunea actualizată a SP 24.13330.2011 „Fundații de grămadă”. Calculul se face pentru grămezi suspendate din beton armat, secțiune prismatică, pătrată, cu capăt ascuțit. Sarcina se presupune a fi o acțiune centrală fără un moment de încovoiere. Este luată în considerare o nouă metodă pentru calcularea așezării unei fundații de grămadă formată din grupuri de grămezi. Rezultatele obținute sunt analizate și se trag concluzii pe baza lor.

O ANALIZĂ COMPARATIVĂ A METODOLOGIILOR PENTRU CALCULUL FUNDAȚIILOR PILOR DE PRECIPITARE

Melnikov Victor Alekseevich 1, Alekseev Nikolai Sergeyevich 2, Ionov Konstantin Igorevich 3
1 VPO St. Universitatea Politehnică de Stat din Petersburg, doctorat, profesor asociat
2 VPO St. Universitatea Politehnica de Stat din Petersburg, licență
3 VPO St. Universitatea Politehnică de Stat din Petersburg, licență

Abstract
Articolul discută diferite metode de calcul al fundațiilor de grămadă de sedimente descrise în reglementări - SNIP 2.02.03.-85 „Fundații de grămadă” și versiunea actualizată a SP 24.13330.2011 „Fundații de grămadă”. Calculul pentru agățarea grămezilor de beton, o formă prismatică, o secțiune pătrată cu un capăt ascuțit. Sarcina a avut un impact central fără momente de încovoiere. O nouă metodă de calcul al fundației grămezii de precipitații constând dintr-un grup de grămezi. Rezultatele sunt analizate pe baza concluziilor lor.

Link bibliografic către articol:
Melnikov V.A., Alekseev N.S., Ionov K.I. Analiza comparativă a metodelor de calcul al așezării fundațiilor stivei // Cercetări științifice moderne și inovații. 2015. Nr. 9. Partea 1 [Resursă electronică] .. 09.2017).

1. Introducere

În etapa actuală a dezvoltării fundațiilor, una dintre sarcinile principale este creșterea eficienței soluțiilor de proiectare, dezvoltarea de soluții solide și competitive din punct de vedere economic.

În prezent, construcția pe soluri slabe saturate cu apă ia amploare, când constructorii folosesc situri pentru obiecte care anterior erau recunoscute de geologi ca neprofitabile pentru construcția de structuri.

În condiții de inginerie și geologice dificile, opțiunea de grămadă este adesea singurul tip de fundație posibil. Fundațiile de grămadă sunt folosite în cazurile în care solurile de fundație sunt reprezentate de un terasament cu grosime mare, depuneri de nămol, soluri coezive în stare fluidă și fluid-plastică etc. ...

Deoarece costul instalării părții subterane a clădirii este de până la 25% din costul total, acești indicatori pot fi reduși utilizând fundații mai economice și industriale.

Cea mai importantă rezervă pentru creșterea eficienței fundațiilor grămezii este îmbunătățirea determinării așezării lor în etapa de proiectare.

Complexitatea muncii grămezii din pământ face imposibilă crearea unei teorii riguroase din punct de vedere matematic a fiabilității calculului. Prin urmare, sunt utilizate diferite metode de calcul ingineresc. Literatura normativă utilizată în prezent în domeniul proiectării fundațiilor de grămadă conține informații insuficiente și permite obținerea de rezultate ambigue.

Scopul acestei lucrări este de a compara rezultatele calculării așezării bazelor de grămadă ale unei clădiri de tip cadru în condițiile geologice date. Parametrii clădirii și secțiunea geologică sunt luați la fel pentru a dezvălui influența diferitelor abordări teoretice la calcularea așezărilor în SNiP 2.02.03.-85 „Fundații de piloți” și SP 24.13330.2011 „Fundații de piloți” ( ediție actualizată).

2. Calculul capacității portante a piloților
Caracteristicile solurilor și grosimea straturilor care alcătuiesc subsolul unei structuri date sunt prezentate în Tabelul 1.

tabelul 1

	Numele solului	Grosimea stratului
	Lut

Calculele sunt efectuate pentru două grupuri de stări limitative: Vom lua în considerare agățarea unor piloți de beton armat, secțiune prismatică, pătrată, cu capăt ascuțit. În acest caz, dimensiunile secțiunii transversale sunt luate ca 40 x 40 cm, lungimea grămezii este de 13 m.

1) prin capacitatea portantă - prin rezistența materialului grămezilor și a materialului grătarului (realizat pentru combinația principală a sarcinilor proiectate);
2) prin deformări - prin așezări de fundații de grămadă și fundații de grămadă din sarcini verticale (pe combinația principală de sarcini standard).

Grămada din compoziția fundației și din afara acesteia, în funcție de capacitatea portantă a solurilor de bază, trebuie calculată pe baza condiției:

unde N este sarcina de proiectare transmisă grămezii (forța longitudinală care rezultă în ea din sarcinile de proiectare care acționează asupra fundației cu cea mai nefavorabilă combinație a acestora);

F d - capacitatea portantă calculată a solului bazei unei singure grămezi, denumită în continuare capacitatea portantă a grămezii;
- coeficientul condițiilor de lucru, luând în considerare creșterea omogenității condițiilor solului atunci când se utilizează fundații de grămadă, luată egală cu 1,15 pentru un aranjament de grămezi de grămezi;
- coeficientul de fiabilitate în scopul (responsabilitatea) structurii, luat egal cu 1,15;
- se presupune că factorul de siguranță este egal cu 1,4, deoarece capacitatea portantă a grămezii este determinată prin calcul.
Capacitate portantă F d , o grămadă acționată agățată, scufundată fără excavare, care funcționează pe o sarcină de compresie, ar trebui determinată ca suma forțelor de rezistență de proiectare a solurilor de fundație sub capătul inferior al grămezii și pe suprafața laterală a acesteia conform formulei:

(2)

unde c este coeficientul condițiilor de lucru ale grămezii din sol, luate c = 1;
R- rezistența solului proiectată sub capătul inferior al grămezii, luată din tabel (Tabelul 7.2): R = 5360 kPa;
A- suprafața portantă a grămezii la sol, m 2 , luată egală cu aria secțiunii transversale a grămezii:A= 0,16 m 2;
tu- perimetrul exterior al secțiunii transversale a grămezii, m:tu= 1,6 m;
feu- rezistivitatea stratului I al solului de bază pe suprafața laterală a grămezii, preluată de la masă (Tabelul 7.3), în funcție de adâncimeHeuși tipul de sol la acea adâncime;
Heu- adâncimea de scufundare a punctului mijlociu al primei zone omogene a solului;
heu- grosimea stratului I de sol în contact cu suprafața laterală a grămezii, m;
cR , cf.- coeficienții condițiilor de lucru ale solului, respectiv, sub capătul inferior și pe suprafața laterală a grămezii, ținând cont de influența metodei de antrenare a grămezii asupra rezistenței calculate a solului (Tabelul 7.4):.
Noi definim feu și iar rezultatele sunt rezumate în tabelul 2:
masa 2

	heu, m	Heu, m	feu, kPa
		10,0
		11,5	67,1
		12,5	68,5

Prin formula (2.2):
Nu avem momente de încovoiere, adică fundația grămezii funcționează în condiții centrale de încărcare. Apoi, sarcina transferată într-o grămadă va fi determinată de formula:

(3)

Înlocuind Nîn formula 1, obținem:

Acceptăm numărul de grămezi - 6.

Amplasarea piloților se efectuează ținând cont de influența lor reciprocă în funcție de condiția:
distanța dintre axele a două grămezi adiacente:

Unde d- dimensiunea liniară a secțiunii transversale a grămezii;
distanța de la axa grămezii extreme până la marginea grătarului:

Apoi, dimensiunile finale ale grătarului:

3. Calculul așezării fundației grămezii.

Calculul piloților și fundațiilor piloților pentru deformări ar trebui să se facă pe baza condiției ca așezările clădirii să nu depășească valorile maxime admise:

s ≤ stu, (4)

Unde s- deformarea articulației grămezii, fundației și structurii grămezii (așezare, deplasare, diferență relativă de așezare a grămezilor, fundațiile grămezii etc.), determinată prin calcul;
stu- valoarea limitativă a deformării articulației fundației pilonului, fundației pilonului și structurii, stabilită conform instrucțiunilor SNiP.Așezarea fundației grămezii ca fundație condiționată Calculul decontării fundației ca condiționat este singura metodă de determinare a decontării în SNiP 2.02.03-85. Metoda însumării strat cu strat este că așezarea solului sub acțiunea sarcinii din structură este determinată ca suma așezării straturilor elementare ale solului cu o astfel de grosime, pentru care este posibilă fără o mare eroare de a lua valorile medii ale solicitărilor de acțiune și valorile medii ale coeficienților care caracterizează solul.

Decontarea se determină în următoarea succesiune:
1. Trasarea diagramei de distribuție a tensiunii din greutatea proprie a clădirii:

(5)

Unde - stresul în fundația condiționată;
- stresul în afara înălțimii fundației condiționate;

2. Plotarea tensiunilor suplimentare.

Folosim expresii:

(6)

unde α - coeficient în funcție de forma bazei fundației și coordonate.
p este valoarea presiunii medii de-a lungul piciorului fundației.

3. Determinarea grafică a dimensiunii zonei compresibile H stoarce = 4,84 m (Fig. 2)

4. Determinarea grafică a valorii presiunii medii în zonă -.

5. Determinarea valorii de decontare a fiecărui strat prin formula:

(6)

unde este un coeficient adimensional egal cu 0,8;
- valoarea stresului mediu în stratul I al solului;
- grosimea stratului I;
- modulul de deformare al stratului i.

Adâncimea zonei de compresie activă corespunde unei astfel de adâncimi sub care deformările stratului de sol (atunci când se calculează așezarea fundației dimensiunilor date) pot fi neglijate.

Figura 1. Determinarea adâncimii zonei comprimate

7. Verificarea valorii obținute a schiței conform condiției (4):

S = 3,7 cm S u = 8 cm, - condiția este îndeplinită.

Principalul dezavantaj al acestei metode este că nu ia în considerare influența reciprocă a piloților din cluster.

Calculul așezării grămezii de grămadă conform SP 24.13330.2011
În 2011, a fost publicată o versiune actualizată și armonizată a SNiP 2.02.03.-85. Standardul european EN 1997-1: 2004 (E) "Eurocod 7": Proiectare geotehnică - partea 1: Reguli generale "a fost adoptat ca analog cu acest document normativ.
Una dintre adăugiri a fost o nouă metodă pentru calcularea așezării fundațiilor de grămadă. Așezarea unei singure grămezi este determinată luând în considerare modulul de forfecare, ca în apendicele la SP 50-102-2003, și sunt prezentate noi metode pentru a determina așezarea unui grup de grămezi. Au fost introduse și limitele de aplicabilitate - așezările unui grup mic (n≤25) și a unui câmp mare de grămadă sunt determinate diferit.

Când se calculează așezarea unui grup mic de grămezi, este necesar să se țină seama de influența lor reciprocă. Așezarea primei grămezi într-un grup de n grămezi cu o distribuție cunoscută a sarcinilor între grămezi se calculează utilizând formula:

(7)

Unde S(N) - așezarea unei singure grămezi;
δ ij- coeficienți calculați în funcție de distanța dintreeu a și j teancuri;
j Mă îngrămădesc.
Așezarea unei singure grămezi fără lărgirea călcâiului este determinată de formula:

Unde NN= 0,967 MH;
- coeficientul determinat de formula:

(9)

aici = 0,17 ln (k ν G 1 l / G 2 d)- coeficient corespunzător unui teanc absolut rigid;
= 0,17 ln(k ν 1 l / d)- același factor pentru cazul unei baze omogene cu caracteristiciG 1 și;
= EA / G 1 l 2 - rigiditatea relativă a grămezii;
EA- rigiditatea de compresie a arborelui stivei, MN;
- parametru care caracterizează creșterea decantării datorită compresiei arborelui și determinat de formula:

(10)

Unde k ν , k ν 1 - coeficienți determinați prin formula:
m.

4. Concluzii

Studiile de calcul efectuate ne permit să tragem următoarele concluzii:

Decontarea fundației de grămadă, calculată în conformitate cu asocierea în participație, are o valoare mai mică decât decontarea calculată conform SNiP. Acest lucru face posibilă proiectarea unei clădiri de tip cadru cu o structură mai fiabilă.

Calculul întreprinderii comune face posibilă obținerea de economii prin aplicarea soluțiilor de proiectare rațională.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că aceste calcule comparative sunt valabile pentru anumite condiții geologice.

5. Concluzie

Trebuie remarcat faptul că rezultatele obținute se referă la grupurile de baze, în care capacitatea portantă este asigurată atât de suprafața laterală, cât și de vârf. Un program tipic de lucru al unui teanc într-o astfel de fundație este prezentat în Fig. 3 (curba I).

Figura 3. Programele tipice de lucru în grămadă

În fundațiile de sol slabe, capacitatea portantă a grămezii este determinată de lucrarea suprafeței sale laterale (curba II). Punctul de inflexiune din grafic definește clar sarcina finală a grămezii.

În majoritatea cazurilor, munca piloților este caracterizată prin grafice situate între curbele primului și celui de-al doilea tip.

Este practic imposibil să se găsească valorile limită ale rezistenței grămezii din curbele de tip I. Și problema determinării capacității lor portante este pur teoretică, deoarece întreținerea este limitată de deformări care apar cu mult înainte de aplicarea sarcinilor finale.

Pe de altă parte, se știe că așezarea piloților sub sarcină continuă poate fi de câteva ori mai mare decât așezarea din acțiunea aceleiași sarcini în timpul testelor statice pe termen scurt. Prin urmare, atunci când se calculează așezarea finală în calcule, este necesar să se utilizeze modulele de deformare și caracteristicile de rezistență ale solurilor găsite în urma experimentelor cu acțiune prelungită a sarcinilor.

Lista bibliografică

1. E.V. Kosterin Fundații și fundații. –M.: Școală superioară, 1990.
2. NIIOSP-le. Comitetul de stat al construcției Gersivanov al URSS. Manual pentru proiectarea fundațiilor clădirilor și structurilor (la SNiP2.02.01.-83.). –M.: Stroyizdat., 1986.
3. SNiP2.02.01.-83. Fundațiile clădirilor și structurilor Comitetului de construcții de stat al URSS. –M.: Stroyizdat., 1985.
4. SNiP 2.02.03.-85. Fundații de grămadă. Gosstroy al URSS. –M.: TsITP Gosstroy URSS, 1986.
5. SP 50-102-2003. Proiectarea și construcția fundațiilor de grămadă
6. SP 24.13330.2011. Fundații de grămadă. Ediția actualizată a SNiP 2.02.03-85.
7. Bugrov A.K. Mecanica solului. SPb.: Editura Politehnica. universitate, 2007
8. Dalmatov BI Mecanica solului, fundații și fundații (inclusiv un curs special de inginerie geologică). Manual și manual. manual. d / școală superioară (universități). Ed. A treia. Lan: 2012.415 p.
9. Ukhov S.B., Semenov V.V., Znamenskiy V.V. Mecanica solului, fundații și fundații. A 4-a ed. editat de Ukhov S. B. 2007, 566 p.
10. Florin V.A. Fundamentele mecanicii solului. M.-L.: Stroyizdat, Vol. 1. 1959, T. 2, 1961.
11. Tsytovich N.A. Mecanica solului (curs scurt). Manual pentru universități. A 6-a ed. M.: Școala superioară, 2011.272 p.
12. Badanin A.N., Nurumbaeva L.M. Caracteristici ale calculului modern al fundațiilor pentru grupul II de stări limitative // ​​Construcția de clădiri și structuri unice. 2013, nr. 4 (9). S. 36-41.
13. Krutov V.I. Cu privire la caracteristicile de proiectare ale fundațiilor de grămadă pe soluri pliabile conform SP 24.13330.2011.// "OFMG". - 2012. - Nr. 4.
14. Melnikov V.A. Fundații și fundații. Fundații de piloți: inginerie și fundamentare geologică, determinarea dimensiunilor, calculul așezării: metodă de indicație /. - SPb .: Editura Politehnica. Universitate, 2012 .-- 20 p.
15. Berlinov M.V., Yagupov B.A. Exemple de calcul al fundațiilor și fundațiilor. Manual. pentru școlile tehnice. - M.: Stroyizdat, 1986. - 173 p.
16. Vatin N.I. și alte Construcții de fundații de grămadă: Manual. SPb.: Editura Politehnica. un-ta., 2012. - 221 p.
17. Alekseev S.I. Fundamente și fundații: manual. SPb.: Editura PGUPS, 2007. - 111 p.
18. BALESHWAR SINGH, NINGOMBAM THOIBA SINGH INFLUENȚA PILORILOR PE COMPORTAMENTUL DE ASISTENȚĂ AL ÎNCĂRCĂRII FUNDAȚIEI RAFT, [Resursă electronică]. Sistem. Cerințe: AdobeAcrobatReader. Adresa URL: