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

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