Взаимодействие элементов системы Ростверк-сваи-многослойный массив грунта тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

Сомда Амбонвин Элуа АВТОР
кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1997 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.02.07 КОД ВАК РФ
Автореферат по механике на тему «Взаимодействие элементов системы Ростверк-сваи-многослойный массив грунта»
 
Автореферат диссертации на тему "Взаимодействие элементов системы Ростверк-сваи-многослойный массив грунта"

На правах рукописи

СОМДА ЛМБ011ВЙН-ЭЛУА

взаимодействие элементов системы

"ростверк-сбаи-шогослояныз массив грунта"

Слециалыюсть 01.02.07 Механика сыпуч;« тел, грунтов

и горных пород

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Российском Университете дружбы народов

Научный руководитель доктор технических наук, . .

профессор Двдух Б.И.

Официальные оппоненты Заслуженный строитель

Российской Федерации, Доктор технических наук . профессор Бахолдин Б.В.

Кандидат технических наук, Доцент Знаменский В.В.

Ведущая организация - Мосгоргеотрест

Защита состоится 10 января 1997 года в 17 час. на заседании диссертационного совета Д 053.11.05 при Московстм Государственном строительном университете по адресу: Москва, Спартаковская ул., д. 2, ауд. 212. , •

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан " "-—-'----------—1395г.

- з -

ОБИДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Свайные фундаменты широко применяются всюду в мире. Потребность в сооружении свайных фундаментов зданий и сооружений в последние годы становится особенно актуальной в свяэи с тем, что территории с благоприятными для строи. тольства груитош.м условиями практичеаси освоены, и во многих странах возникает проблема возведения строительных объектов в сложной инженерно-геологической обстановке. Известно такие, что в ряде случаев использование свайных фундаментов и на достаточно прочных грунтах оказывается в экономическом и технологичес-1сом отношении более эффективны!,! по сравнению с фундаментами мелкого заложения.

Свайный фундамент представляет собой сложную механическую ■ систему взаимодействующк элементов: ростверка, свай и грунта. В свою очередь, свайные фундаменты здания находятся во взаимодействии с его надфундаментными конструкциями.

В связи с этим сохраняет актуальность разработка и уточнение расчетных схем взаимодействия свайных фундаментов с грунтом и зданием, с целью обеспечен:»* надлежащей базы для проектирования-

Представленные в диссертации исследования составляют раздел работ, выполнявшихся по плану госбюджетной темы N 122004 Российского Университета дружбы народов на кафедре строительных конструкций и сооружений.

Цель диссертационной работы состоит в разработке комплексной расчетной схемы, отражающей совместную работу всех элементов свайного фундамента. При этом для каждого случая взаимодействия ростверка, сваи и грунта выдвигалось требование четкой механической формулировки принятой схематизации.

Для достижения указанной' цели были поставлены следующие задачи диссертационной работы:

- разработать общую схему взаимодействия элементов свайного фун- ■ дамента (ростверк, сваи, грунт); • • • ,.

- выбрать наиболее рациональные модели каждого из Элементов и объединить описание то взаимодействия в единую расчетную схему;

' - обосновать использование в расчетной схеме характеристик грунта и свай; .

- разработать математическое описание расчетной схемы, алгоритмы и программы для проведения численных экспериментов;

- выполнить анализ численных экспериментов;

- составить рекомендации для использования ца практике полученных результатов.

Методы исследований. 1. Анализ и обобщение научных достижений в изучении совместной работы ростверка, свай и грунта.

2. Численные эксперименты с помощью ЭВМ.

3. Анализ экспериментальных данных по литературным источникам с целью определения параметров расчетной схемы.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- составлена расчетная схема, разработана методика и дан пакет программ для решения комплексной задачи взаимодействия элементов свайного фундамента;

- выполнены численные эксперименты и получены новые результаты;

- собраны и проанализированы материалы натурных экспериментов, в результате чего дана новая таблица коэфициентов постели;

- в расчетную схему включено взаимодействие свайного фундамента. и несущего каркаса здания, что позволило учесть взаимное влияние, здания и фундамента.

На защиту выносятся: - результаты теоретических исследований* взаимодействия элементов системы "ростверк - сваи - многослойный массив грунта"; • ■

- таблицы коэффициентов постели грунтов,' полученные на основе обработки большого числа опытных данных разных авторов и с уче- ■ том собственных теоретических исследований;

- алгоритмы и программы для ЭВМ, которые обеспечивают расчеты:

а) напряженно-деформированного состояния гибкой сваи в многослойном грунтовом массиве (программа БОМЗОМ);

б) совместной работы жесткого.ростверка с гибкими сваями в многослойном грунтовом массиве (программы ЕЗЗЮТ,

ТОБТеЕЗТ, гаШБНАЙ);

в) совместной работы каркаса здания со свайными податливыми фундаментами (программы Ш.1 и БПШШ).

Практическое значение работы состоит в том, что проектировщику и строителя» предлагается аппарат для определения напряженно - деформированного состояния всех конструктивных элементов свайного фундамента. Разработанный в диссертации пакет программ

для ЭВМ может быть прямо попользован в работах по расчетному обеспечении проектных решений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научных конференциях инженерного факультета Российского Университета дружбы народов; на Международной конференции студентов и аспирантов в МГУ "Ломоносов -96"; на постоянно действующем научном дискуссионном семинаре по механике грунтов в РУДН.

, Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы. Общий обгем работы 249 страниц, в том числе 214 страниц машинописного текста, 81 рисунков и графиков, 23 таблиц. Список использованной литературы из 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В введен™ обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследований, сформулирована научная новизна и указано практическое значение полученных результатов.

В первой главе приводится 'обзор и анализ экспериментальных и теоретических работ предшествовавших исследователей. Обсуждаются работы В.А Ильичева, Ю.В. Монголова; В.М. Шаевича, В.Н. Голубкова, В.Г. Федоровского, Э.В. Костерина, A.A. Бартоломея, М.Ю. Абелева, Н.М. Дороткевич, С.Б. Ухова, В.В. Знаменского, Н.К. и А.Н. Снитко, Б.В. Бахолдина, A.A. Григорян, C.B. Курилло, H.A. Кулакова, Г.С. Лекумовича, И.Я. Луковского, Л.В. Мазуренко, Д.А. Шварцмана, Д.В. Ангельского, Ю.Г. Трофименкова, Л.Г.Мариупольского, B.C. Миронова, A.A. Ободовского, C.B.Курилло и др.

Было установлено, что труды предшествующих .исследователей образуют прочную теоретико-Э!Сспериментальнух> основу для разработки расчетных схем взаимодействия всех инструктивных элементов свайного фундамента.

Отдельные вопросы требуют дополнительного изучения. К ним относятся задачи о взаимодействии свай с грунтом при действии горизонтальной и моментной нагрузки в многослойном грунтовом массиве; проблема распределения усилий между сваями в зависимости от типа соединения сван с ростверком - жесткого или шарнирного; уточнение численных значений коэффициентов постели и ряд

- б -

других.

На основании выводов по главе 1 сформулированы цели дальнейших исследований, дана постановка задач диссертации.

Во второй главе "Взаимодействие одиночной сваи с.грунтовым массивом при действии горизонтальной и моментной нагрузок" приводятся решения ряда задач. Хотя постановка и общие подходы к решению задач не вполне оригинальны, логическая структура и ход решения задач выполнены самим автором, на основе чего по каждой задаче составлены алгоритм и программа для ЭВМ и выполнены численные эксперименты.

В п.2.1 исследуется наиболее простой случай: взаимодействие ' одиночной жесткой сваи с грунтом в однородном массиве. В голове сваи приложены горизонтальная сила и изгибающий момент.. ■

В п. 2.2 рассматривается задача о взаимодействии одиночной жесткой сваи с грунтом в двухслойном массиве. В голове сваи приложены горизонтальная сила и изгибающий момент.

Решение получено в аналитической форме. Определены параметры смещенного под действием нагрузок положения сваи и внутренние усилия в самой свае: поперечные силы и изгибающие моменты. Результаты одного из примеров расчета показаны на рис.1, где при-. ; ведены графики горизонтальных/смещений ствола сваи, реактивного давления грунта на сваю, изгибающих моментов и поперечных сил. /. Расчеты показывают, что контакт, сваи с более жестким грунтом обуславливает большее давление грунта на сваю, чем в случае относительно более мягкого грунта. , "

Полученные формулы аналитического решения позволили исследсЯ ' ватв зависимость "показателя деформируемости двухслойного массива'' ст отношения коэффициентов постели слоев К1/К2 и от отношения толщины первого слоя и к длине сваи Ь. Величина^ показывает, во сколько раз смещение верхнего конца сваи, при наличии двухслойного массива с коэффициентами постели К1 и К2 больше (или меньше), чем такое же смещение в однородном массиве с коэффициентом постели К2.

В п.2.3 дается решение задачи для наиболее общего случая: ; взаимодействие одиночной гибкой'сваи1 с многослойным грунтовым , массивом. Нагрузки те же: горизонтальная сила и изгибающий мо- , • мент в голове сваи.

Свая рассматривается как упругая гибкая балка на винклеровом

Л " 7 " '

основании. По длине балкл разбивается на п учзспсов. Каждый 1-тый участок распологает'ся в пределах 1-го слоя грунта, прорезанного сваей. Прогибы и^ - горизонтальные смещении сваи - описываются уравнением изогнутой оси ствола сваи:

4йг ч- //--4^ = о " а)

Л I <-А

показатель гибкости сваи;

^ ВО

и 3" - изгпбная яесткссть сван; <3-ш:рина поперечного сечение сваи или ее диаметр, координата вдоль оси сваи, отсчитыва-ется от верхнего конца рассматриваемого 1-го учасиса сваи. ".Тагам образом, 2Д, меняется в пределах О^е^Ц, , где мощность 1-го слоя грунта; К^-ко5<Ммцнент постели 1-го^ слоя грунта;

Реиение уравнения (1) выражается через модифицированные функции Кракова и содержит 4 постоянных.интегрирования; всего 1« 4*п, где п - число слоев грунта. •

Постоянные шггегрировашш определяются из следукда граничных : условий: : '

В голспе сваи (участи? 1=1) приложены сила То и момент МО:-

<%(&)=то уv. ;г!|са) 7 (2)

. Нижний конец сваи (участок 1=п) свободен, т.е.

•На границе ¡кгду атосм 1 и слоем 1+1 пропинаются условия непре-Иршюсти прогибов, углов поворота, изгибающих моментов и попе '•речных сил: ' - ' ■ '

:§':' : Мм (0) у : <Зх(Ц)=(0) '

■ Урзвнепия (2), (3), (4), используются' для состайлешиГ с«стош 4*п линейных алгебраических уравнений для определенна 4*п неизвестных прсизволышх постоянных. • .

Для численной реализации' изложенной виадгалительной процедуры составлен алгоритм и программа для ЕВМ под названием ЗУАбШ.

В главе 3 содержится обработка результатов экспериментальных исследований различных авторов для определения коэффициента постели: Определяются два вида коэффициента постели: коэффициент постели грунта, учитываемый при смещении сваи в горизонтальном направлении и коэффициент постели того же грунта при учете вертикального смещения сваи.

Первый из упомянутых коэффициентов постели определяется из обработки результатов опытов при действии горизонтальных и момент-пик нагрузок. Из статьи, в которой описан эксперимент с забитой сваей, собирались исходные данные для расчета гибкой сваи по про-, грамме SVAG1B, а именно:

- сторона поперечного сечения сваи иди ее диаметр;

- длина сваи;

- момент инерции сечения;

- модуль деформации материала свай (металлических, келевобетоп-ных, деревянных);

- приложение нагрузки (горизонтальные силы, изгибающие моменты)

Произвольно аадавался какой-то коэффициент постели К1, и выполнялся расчет по программе,, результатом которого было расчетное смещение головы сваи U1. Если экспериментально установленное смещение U>Ui, то расчет повторялся с коэффициентом постели K2<kl-, '. и т.д., пока при некотором Ki не достигалось равенство U=Ui. Это значение KI и принималось как значение коэффициента постели, подученное из обработки опытов. ^

По опытам Тимофеева Ю.Л., Воронцова F.M., Лекумовйча Г. С., Луч-ковского И.Я., проведенным в келто-бурых макропористых суглинках, получены значения коэффициентов постели от 13600 до 160100 кн/м5. '

По опытам Филатова A.B., проведенным в песке средней крупности, получены значения коэффициентов постели от 7100 до 16300 кн/м3.

По опытам Филатова A.B., Йрохорова И.Я., Гуслистова И.В., проведенным в песке средней крупности, получены значения коэффициентов постели от 14900 до 42000 кн/м3. -

По опытам Довгий А.Н. , ЛекумовичаГ.С., Луковского И.Я., проведенная в желто-бурых суглинках,' получены значения коэффициентов постели от 30500 до 40000 кн/м3.

Коэффициент постели для учета вертикального смещения сваи определяется из обработки результатов опытов при действии вертикальной нагрузки. Используется расчетная схема взаимодействия сваи с грун-

том при действии вертикальной силы, где осадка сваи S пропорциональна действующей на нее осевой силе N

' N=%S (5)

где Ду- коэффициент жесткости вертикального смещения сваи, кото- , рый определяется по результатам опытного нагруления сваи в грунт. На графике "нагрузка - осадга" отмечается начальный участок графика, близкий к линейному. В пределах линейного участка (или в конце его) выбирается произвольная точка и выписываются ее координаты Мпц, 5пц. Коэффициент жесткости вертикального смещения сваи подсчитывается по формуле

Мпц/Зпц (кН/м), (6)

затем определяется коэффициент постели по формуле

К = %/à/û = tlnu/d/d/Snu (кн/м3). (7)

'Были определены коэффициенты постели грунта из опытов Ю.М Ше-менкова, Г.В.Митгаша, Д.Д.Бартоломея, И.М.Омельчака, Е.С.Юшкова.

В главе А исследуется взаимодействие элементов системы "Ростверк - сваи - грунт".

Используются решения, полученные в главе 2 для описания взан-- модействия с грунтом хесткой и гибкой сваи в многослойном грунтовом массиве. Ростверк рассматривается, ¡сак кесисая плита, с подошвой которой соединяется некоторое число спай HS.

Исследуются два типа-соединений свай с ростверком: жесткое и . шарнирное.

На фундамент от вышележащих конструкций передаются вертшса-льнап сила N, горизонтальные силы Тх, Ту и моменты Мх, My. Все сваи одинаковые и прорезают n слоев грунта. Взаимодействие одиночной сваи о грунтом при действии горизонтальной силы и мо. мента рассматривается по схеме упругой батей на винклеровом основании. • ' . Взаимодействие сваи с грунтом" при действии вертшсалыюй силы ; '/ исследуется по двум различным расчетным схемам.

' В первой расчетной схеме предполагается, что осад!са каждой сваи Si пропорциональна действующей на Нее осевой силе-Hi

MI = \зг ; : ...- . •. • es) ;

и не зависит от осадок.и'усилий в других сваях свайного фундамента. Здесь коэфициент жесткости вертикального смещения свал, ' имеющий размерность сила/длина. - .

Во второй расчетной схеме исходят из предположения, что все

слои грунта, прорезаемые сваями (кроме юинего, в который поме- *; щены нижние концы свай), достаточно слабые и не В состоянии сбес-' лечить•значительную силу трения по боковой поверхности свай. Поэтому нижний, относительно прочный слой грунта, 'можно, рассматривать как полупространство, на поверхность которого действует »5 сосредоточенных вертикальных сил, - осевые усилия в сваях. Здесь КЗ-число свай в свайном фундаменте. В этом случае осадка каждой сваи-оказывается зависящей' также от усилий, передаваемых соседними сваями.

В случае жесткого соединения свай с ростверком верхние конца • свай имеют то же горизонтальное смещение, что и ростверк, и гот же угол поворота, что и крен ростверка. Для отражения указанного " обстоятельства в математической форме необходимо кыетъ связь мегг ду приложенными в голове'сваи нагрузками и ее смещением и поворотом.

Поскольку решение задачи о взаимодействии сваи с многослойным пассивом грунта получено'на основе решения линейных уравнений, то величины прогиба ио и угла поворота ^ головы сваи линейно зависят от нагрузок То и К1э: .у/;; ■ ,

Но - бт*То + ; ,-:■ . (9)

1(о «■ ЬтлТо +-'йы*Мо . (10)

Для определения.линейных параметров ет, &л, Ьт, 1ы достаточно двух расчетов по решешЕо задачи о взаимодействии сваи с грунтовым массивом. В первом случае оадаютбя То = 50 КН; Мо » 0; по полученным значениям 1(1, ф1 определяются

БТ = 1Я/50 (ы/кН) ';..', > Г)Т -^1/50 (1/кН) . ' Во втором случав принимается То «■ 0; }.!о => 50 кН*м; по полученным из расчета -значениям И2, Ф 2 определяются •. "; ем - иг/50 (1/кН) ; -Фг/бо (1/кн/ы) Общая схема ростверк на N3 сваях показана на рио.З.; Начало координат 0 осей х , у на плане является точгай пересечения вершсаль-ной оси коэшшш с подошвой ростверка. Каждая свая с номером 1 имеет на плане координаты своего центра XI, У!..От.каждой сваи па '; ростверк передаются осевоё вертикальное усшшо'111, горизонтальные ■ силы Т1х, Т1у и моменты Ы1х, Шу. Сила Ш считается положительной * при сжатии; положительные:направления Т1 и М1 показаны иа рис. 2. ".Уравнение плоскости подошвы аесткого ростверка принимается в-

■' • йндс ■'"•,' ■:■'"•■• ■'■" . .

V;i S =» KY*X + Сд*У 4 S (11)

где S - вертикальное перемещение точек плоскости (знак S>0 при сме-г.сшш вниз).

Горизонтальные смещения ростверка и горизонтальные смещения голов всех свай одшюютвы и равны Ux и Uy в направлении осей х и у соответственно. "

, ; В случав жесткого соединения свай с ростверком одинаковы' тагсса и углы поворота подошвы ростверка и голов всех свай: фх, <Ру» ;• С учетом «формул (9), (10) отсюда следует, что все Tlx и Miy-одн-■ пзкови; отш обозначены Tix-Tox, Шу-Моу. Аналогично для усизнгй Т1у 51 моментов Mix. " " ■ - '

В итоге первая группа уравнений иизет'Вйд:"

, их - gTATox + g?.)*!,ioy ; j :1'; ;- , . , (12)

М7 - hT*Tox + hn*Moy uy » етаТоу + gM*Mox

(13)

(14)

- СО » hx*Tcy + hM*Mbx . (16)

Вертикальные смецеши свай равны переуецениям; соотсетствуЕ^ж

(точек.подошвы ростверка! '.;'.'.'■• ■..;•;

Si - '■ У Ш + &)*Y1 +5" ( 1 » 1,2,... ,HS ). ' Ураашшия. равговесия ростверк: 11S ' ■ - US

£>К в Тх; У Tly * Ту;.."

1-1 . 1-1 Ч IIS'

. У" Hi - Hi • ' ■ bi

NS Ж

:TJWb + Ыу - NiAXi - ¿_Шу - 0 ;

l-l

i-1

NS NS_

Ty*b + Mx /Mix - 0

i-1 i-i • '

(16)

(17)

(18)

(19)

•¡''Hi:

(20)

Здесь b - плечо горизонтальной, силы T относительно точки 0. Вели-

ЧИНЫ г

Тох - Tx/tJS . Toy и Ty/NS ; (21)

могут быть найдены сразу.

Для замыкания системы требуется еще NS уравнений. Это уравнения,, связывающие .вертикальные усилия в сваях Ni и вертикальные смещения (осадки) сваи Si, В первой расчетной .схеме эти уравнения записи-';' •ваются в ввде:

4**3(1 +6) *Y1 --Nl/fos« 0, (i -.1.2.....NS) (22)

Во второй расчетной схеме осадка К-той сваи подсчитивается как осадка упругого полупространства от действия осевого усилия в К-той свае Нк и осевых усилий остальных (ÍJS-1) свай:

»SJ.

/ Ski,

Sk - Skk + Ski, (23)

где 3=1,2,....,k-l,k+l,...,NS-1.

. Осадка Skk определяется по формуле

Skk » p*b*C0 *(1-p )/E (24)

как осадка поверхности полупространства под нагрузкой р, равномерно распределенной по квадрату b*b.

Здесь Е - модуль упругости и У - коэффициент Пуассона упругого полупространства; - коэффициент ферт. Так как b = d и р = N/d/d, то формула (24) принимает вид: Skk= "1Г*Ло*Лк , где Ло = ( 1 -)> )/(Ц Ed) - (25) :

Осадка Ski при i=k представляет собой осадку сваи к от действия на поверхность полупространства вертикальной с;шы lli и мокет ■.

быть найдена по формуле ■ ' ; (1 -/ ' Ski--■- ; ' ( i ■/ k ) . (2G)

• W.Rki V. ^ .... .

• здеЬьKki расстояние между центром сваи i ük.TLe^v.. ■ (Rki) = (Xi - Xk) + (Yi Yk) . " (27)

j;- Формула. (26) "является pejseiuieM. задаш! Йуссинесгл. С исвомзот-: ¡.днем, обозначения (25) формула".(26) цршимает вид:- ^¿.-п«.?} v Ski - AoAdAHi/Rki . ' , ; (28)

В итоге формулу (23) можно записать в ввде:

Sií » ) Gkl*Ni у (29)

1=1

где . ■ ■'

До " при 1 - к ;

0к1 - с (30) Ао«1/Ш при 1 / к

Таким образом, уравнение (22) для второй расчетной схемы принимает вид: -'■"•■■' КЗ

1!'*Х1 + б) *У1 + & .- ■ ]Г[ <31М1к =. О ; (1-1,2,....КБ). (31) • ' к-1 \ . . Случай шарнирного соединения свай с 'ростверком отличается от рассмотренного вше тем, что' из'гибаюда исм<шхи па верхнем конце • свай равш нули: '

Мо - 0 . ' ' (32)

' С учетом условия (32) преобразуются формулы (12) - (16): их - 2Т*Т0Х ; Ц)ох - 1тг*Тох , (33)

Цу а дтлТоу ; 'роу = ЬтлТоу . (34)

Так как величины Тох и Тоу попревшему определяются сразу по формулам (21), то тага» сразу теперь могут Скть•найдены'величины их, Цу по формулам (33), (34). По этим же формулам определяются ох и оу одинаковые углы поворота з головах всех свай. Уравнения (18) - (20) записываются в виде:

^ ' . ': ' ) N1 - N ; ' ! (35)

' •' .''■ '.•' ■

,. КБ V

^ М1аХ1 - Ту*Ь + Му ; (36)

1»1..

Ь'Э

К1ЛУ1 - ТУ*Ь + Мх . (37)

■ 1=1

,; В первой расчетной схеме к этим трем уравнениям добавляются,N5 уравнений (22), а во второй расчетной схеме ИБ уравнений (31). В . обоих случаях система (3 + N3) уравнений содержит (3 + N3) неиз-.вестных: у ,(>}, §", N1(1=1,2,...,N3).' . - Для определения линейных параметров дт и Ьт теперь достаточно

одного расчета. Следует принять То » 50 кН и по полученным зпаче-. шиш 01,^1 найти

ВТ - 01/50 (и/кН); 1УГ - 44/50 (1/кИ) ■ . -В датой случае шарнирного соединения наклон подошвы .ростверка,-■ ; характеризуемый величинами М' , сО , не совпадает с углом попорота голов сваи• 1?ох, Фоу. • ,

Глава 5 посвящена изучению совместной работы рашого каркаса .. здания' со свайными фундаментами.

Для исследования совместной работы конструкцш! здания и свгй-;.них. фундаментов рассматривается система несущи конструкций гсар-касного здания. Программа расчета такой системы на действие про- • :.-невольных нагрузок при неподвижных опорах составленаБЛ1.Дндухоц/' В диссертации указанная программа модифицирована для учета воз-':1. ысшак смещений свайного фундамента, которые вшючают осадку 2с, горизонтальное смещение 11с и угол поворота ^с, в результате ••. воздействия на ростверк вертикального усилия из, горизонтального усилил Тс и момента Мс.

Так как уравнения, используемые в данной работе для онисапш ■взаимодействия свай с грунтом, являются лйнейнши, то связь ме:.:-ду усилиями и смещениями в общем виде ишет быть записана в следующей форме: • _ ' . "

: 5с=; Нг^Мс-ьЯггТс^гзМс • ^

дРс=■ 2-Я Мс-1- гзгТс МС (,10)

. Здесь, . ¿¿у. (1=1,2,3; к-1,2,3) - матрица, поддехаздя оире-^,

■ делениэ из расчетов, системы "ростверк - сваи.-грунт". Для этого достаточно выполнить вычисления-- для трех вариантов вагружения .-К,,

/-.ростверка: 1)',только вертщадьиой силой; 2)..толькогоргаонташюй''^ г силой и 3) только моментом, '.^¿вы^шнейия '-указанных-. действий сей;: "- ' ставлена программа Кй. > ;-'■•'■' . '

■ '.-.. Лак, например, для свагёого фу.чда^оггаа с .9'свал:д! 9 двухслой- ^

ном грунтовом массиве при 'мйащостя слоевД ы,' коэффициентах- но? стели К1 = ЮООкН/м"3 (верхний слой) и К2 « ЮОООкН/м"3 (нижний • слой) и параметре ЮОООкН/м, значения элементов матрицы 2 . составили: -'.•"''

Z11-Z22-Z23-Z31-0; Z12—0.0001319 J/kH; Z13-0,0000202 1/кН; Z21-0,00001111 Т/кН; Z32-О;0000202 1/кН; Z33-0,0000105 1/(WI*M).

Были выполнены два сопоставительных расчета: при неподвижных Фундаментах, т.е. при Zlk=0, и при податливых опорах, характеризуемых указанпой выше матрицей Z. При податливых опорах вертшсаль-ше нагрузки на фундаменты распределяются более равномерно, чем при неподвижных. Так, при неподвижных опорах отношение вертикального усилия на крайний фундамент к такому же на средний составляет 0.Б82, а при податливых 0,662. Изменения' в эпюре моментов для • случая податливых опор состоят в увеличении моментов в периферийных зонах каркаса и снижении в центральной.Максимальные моменты в ригелях больше в случае податливых опор. Появляются горизонталь-, ные смещения и крепи ростверков (рис.3).

■' Исследовался также случай приложения горизонтальной нагрузки иа здание. " д :;; ;

Проведенные расчеты показали;: что . расхождение вариантов при неподвижных и податливых опорах может составить 20 процентов и Солее в неблагоприятную сторопу. .'

'у У ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

1. Разработана общая методика расчета свайных фундаментов, построенная на учете взаимодействия его конструктивных элементов.

2. Даны четкие формулировки схем взаимодействия:

- сваи и грунта в многослойном массиве при действии в голове-сваи горизонтальной силы и изгибающего момента;

- свай и ростверка;

- свай и слоя грунта, в который помещены нижние концы свай.

3. Решены вадачи о взаимодействии конструктивных элементов свайного фундамента. Из них важнейшие:

- задача о гибкой свае в многослойном массиве грунта;

- задача о взаимодействии ростверка с группой'гибких свай в: многослойном массиве.

- задача о взаимодействии каркаса здания с податливым свайным фундаментом.

4. На основе решения эадая составлены алгоритмы и программы для :

ЭВМ у • v ■ .■■:••.■

выполнены численные эксперименты и проанализированы результаты:

Б. Путем обработки литературных данных об испытаниях свай и с применением разработанной расчетной схемы получена таблица новых численных значений коэффициентов постели. 6. Для практического использования при выборе и обосновании проектных решений свайных фундаментов предлагается пакет программ. Исходными данными служат: ' . «

- число свай в свайном фундаменте;

- длина свай;

- размер поперечного сечения;

- число слоев грунта, прорезаемых сваями;

- козфициенты постели слоев грунта;

г характеристики податливости слоя грунта, в который погружены нижние концы свай;

- натрувки, действующие на ростверк.

Основное содержание диссертации опубликовании•в статьях:

1. Дидух Б.И., Сомда Амбонвин Элуа, Свайные фундаменты с шарнирным и жестким соединением свай с ростверком. Межвузовский сборник научных трудов N6 "Строительная механика инженерных конструкций и сооружений". - М.: Иад-во РУДН, 1996, с.83-89.

2". Сомда Амбонвин Элуа. Расчет свай в многослойном массиве грунта на совместное действие горизонтальной силы и момента. Межвузовский сборник научных трудов N6 "Строительная механика инженерных конструкций и сооружений". - М.: Изд-во РУДН, 1996, с.132-134.

3. Сомда А.Э. Определение.бокового давления одиночной жесткой сваи на грунт при совместном действии горизонтальной силы и ' момента. Межвузовский сборник научных трудов N5 "Строительная механика инженерных конструкций и сооружений". - Ы.: Изд-во РУДН, 1995, с.25-34.

б)

2[ ■ г З^НЕ т : с 13 и

8. ->5 ^6 и П9

->

Рис. Расчетная схема свайного фундамента; (а); расположение свай в плане (б).

a) Ú(MM)V ~

-А 0 - 1 -Ч 1

S) меняю О 20 и

s; мт -10 0 10

О <?(кнin)

О ¿0

h / ■ *. —г 7

IV г 1 ... I..J /

"Т п i 1 / У

/ ( ! Л

щ -f ; 1 1 t у V

4 / -тг- - J 1 i г ■ / L..

. / у У; /

/ / / /

/ / f i -у

/ / / / 1 V \ >

/ - / Ч V . ■ i /

h \ /

- 427,4^н } кН

21,1 кК^У I

и,2«Т

427,4 кн.

^Зсн'- см;____

Рис/? 3 Эпюры изгибающих моментов. Нагрузка только вертикальная^ Опоры податливые. Значения изгибающих моментов п к.Н.м. Внизу показаны усилия, передаваемые на фундаменты, а также осадки Б, горизонтальные смещения и и крены V. увеличенные в 100 раз.

Лицензия ЛР N° 020675 от 09.12.92 г.

Подписано в печать 5. М 9£ I. Формат С0х84|/1б Печ. офсетная И-2ЧЧ Объем ¿ . пл. Т.30 Заказ £

Московский государственный строительный университет Типография МГСУ, 129337, Москва, Ярославское ш.,26