авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Прогноз влияния возведения сооружений на плитном фундаменте на деформации песчаного основания существующих зданий

-- [ Страница 2 ] --

В эксперименте исследовалось влияние на дополнительные осадки s давлений на жесткий штамп и штамп конечной жесткости, но и расстояния между ними. Относительное расстояние между штампами принималось l/b = 0,1; 0,5; 1,0; 1,5, где l – расстояние между штампами; b – ширина жесткого штампа.

На рис. 3 показан характерный результат из 16 серий испытаний.

Из полученных в опыте данных (рис. 3) можно сделать следующие выводы:

- увеличение нагрузки на жесткий штамп приводит к нелинейному возрастанию дополнительных осадок штампа конечной жесткости;

- с увеличением расстояния между штампами не линейно затухают дополнительные осадки штампа конечной жесткости;

- увеличение нагрузки на штамп конечной жесткости вызывает возрастание дополнительной осадки штампа конечной жесткости при одинаковых давлениях на жестком штампе.

При обработке результатов модельного эксперимента зафиксировано (рис. 4), что графики дополнительных осадок штампа конечной жесткости при различных расстояниях от жесткого штампа и одинаковом давлении на жесткий штамп близко ложатся на одну кривую, что можно интерпретировать, как приложение бесконечной полосовой нагрузки на основание от штампа конечной жесткости.

В главе 3 анализируются расчеты различными методами дополнительных осадок штампа конечной жесткости при нагружении жесткого штампа. Рассмотрено использование теорий линейно деформируемых сред с учетом рекомендаций СНиП, нелинейной механики грунтов в рамках программы «Plaxis» и использование корреляционных зависимостей, полученных по результатам модельного эксперимента.

По методике СНиП 2.02.01-83* дополнительная осадка основания штампа конечной жесткости в пределах сжимаемой толщи в различных его точках находилась по методу послойного суммирования. Вертикальные и горизонтальные нормальные напряжения в основании штампов определялись методом численного интегрирования, исходя из решения Буссинеска. Достоинством численного интегрирования является возможность определения искомых напряжений в любой точке по глубине основания как в пределах

 Графики зависимости осадок блоков-2

Рис. 3. Графики зависимости осадок блоков штампа конечной жесткости s, нагруженном давлением pn = 25 кПа, при расстоянии между штампами 0,1b от нагружения жесткого штампа давлениями pc = 1 – 75; 2 – 125; 3 – 200 и 4 – 300 кПа.

Рис. 4. Графики зависимости осадок блоков штампа конечной жесткости s, нагруженном давлением pn = 75 кПа при нагружении жесткого штампа давлениями pc = 1 – 75; 2 – 125; 3 – 200 и 4 – 300 кПа и расстояниях между штампами l/ b = 0,1; 0,5; 1,0 и 1,5

загруженной площадки, так и вне ее. Мощность сжимаемой толщи Hc определялась условием СНиП zp = 0,2zg, где zg - вертикальные природные напряжения.

Дополнительные осадки штампа конечной находились как от действия только вертикальных дополнительных напряжений, так и от совместного действия вертикальных и горизонтальных нормальных напряжений.

В расчетах оценивалось, как влияет нагрузка на штампах, расстояние между ними, длина штампа конечной жесткости на дополнительную осадку штампа конечной жесткости s.

Модельными опытами в лотке было показано, что экспериментальные кривые дополнительных осадок штампа конечной жесткости длиной 25 см при удалении его от жесткого штампа в пределах погрешности эксперимента близко ложатся на одну кривую. Поэтому в серии расчетов производилось определение дополнительных осадок условного штампа конечной жесткости длиной 50 см.

На рис. 5 представлены результаты расчета с использованием следующих параметров: давление на штамп конечной жесткости pn = 75 кПа, на жесткий штамп - pс = 75; 125; 200 и 300 кПа, расстояние между штампами l = 2 см. Расчет выполнен 2-мя описанными выше методами. По результатам расчетов построена серия графиков зависимости «s – x», описывающих величину дополнительных осадок на всей длине гибкого штампа при постоянном давлении на штамп конечной жесткости и различных давлениях на жесткий штамп.

Рассчитанные дополнительные осадки по методу послойного суммирования только от действия вертикальных напряжений имеют меньшие значения, чем рассчитанные с учетом горизонтальных напряжений. Это объясняется тем, что при расчете по методу СНиП учитывается безразмерный коэффициент = 0,8 снижающий осадку, который не вводился при определении дополнительных осадок с учетом действия горизонтальных напряжений.

 Графики зависимости от координаты х-4

Рис. 5. Графики зависимости от координаты х дополнительных осадок штампа конечной жесткости длиной 50 см, нагруженного давлением pn = 75 кПа, при нагружении жесткого штампа давлением pс = 75 кПа и расстоянии между штампами l= 2 см: 1 – экспериментальный; 2, 3 – рассчитанные по СНиП и с учетом горизонтальных нормальных напряжений

Как и следовало ожидать, зависимость дополнительных осадок штампа конечной жесткости s от давления на жестком штампе линейная. Давление на штампе конечной жесткости не влияет на дополнительную осадку s. Это объясняется действием в линейной теории упругости принципа независимости действия сил.

Численное моделирование лотковых экспериментов выполнено при помощи программного пакета Plaxis 3D Foundation, версии 1.5, предназначенного для расчета деформаций и устойчивости геотехнических сооружений методом конечных элементов.

Геометрически размеры конечноэлементной модели лотка и штампов соответствуют натурным размерам (рис. 6). Расстояние между блоками штампа конечной жесткости принято равным 2 мм.

В качестве модели грунта принята модель Кулона-Мора идеальной пластичности. Основными параметрами принятой модели Кулона-Мора являются: E - модуль Юнга [кН/м2]; - коэффициент Пуассона [-]; - угол трения [°]; c - удельное сцепление [кН/м2]; - угол дилатансии [°].

Первоначальные численные расчеты с использованием прочностных и деформационных параметров модели грунта , c, E и , определенных по результатам испытания грунта штампами в лотке, показали неудовлетворительные результаты – разрушение грунта (выпор) произошло при нагрузке 214 кПа, при этом осадка жесткого штампа перед разрушением составила 6,2 мм. По данным лоткового эксперимента при нагрузке на жесткий штамп 300 кПа его осадка составила 1,13 мм и дальнейшее увеличение нагрузки до 450 кПа не привело к разрушению грунта.

Для корректировки параметров модели Кулона-Мора составлен план численного эксперимента и выполнена серия численных расчетов в программе Plaxis, по данным которых были определены величины параметров, позволившие получить результаты, адекватно отражающие натурное поведение грунта в лотке при загружении его штампами: E = 97 кН/м2; = 0,21; = 36°; c = 2 кН/м2; = 6°.

Рис. 6. Конечноэлементная модель лотковых испытаний

В расчетах использованы физические характеристики грунта, определен­ные при лотковых испытаниях.

Численное моделирование лотковых испытаний выполнено при расстоя­нии между штампами, равном ширине жесткого штампа (l = 1b), для четырех уровней нагружения штампа конечной жесткости – 25, 75, 125 и 200 кПа. При этом нагрузка на жесткий штамп увеличивалась от 0 до 300 кПа.

Расчет включает в себя три стадии: первая стадия – создание начальных условий; вторая стадия – создание штампа конечной жесткости и его загружение; третья стадия – создание жест­кого штампа и его загружение (при постоянной нагрузке под штампом конечной жесткости).

На рис. 7 показаны дополнительные осадки штампа конечной жесткости, численными расчетом и полученные экспериментально.

Анализ результатов лотковых экспериментов (см. главу 2) выявил зависимость дополнительных осадок штампа конечной жесткости при загружении соседней площади жестким штампом от нагрузки на самом штампе конечной жесткости. Численное моделирование лоткового эксперимента подтвердило наличие данного эффекта (рис. 8).

На основании результатов модельных экспериментов выполнен подбор эмпирической зависимости, позволяющей описывать дополнительные осадки основания штампа конечной жесткости s в зависимости от осадки жесткого штампа sc, расстояния между штампами l, и давлений на штамп конечной жесткости pn и жесткий штамп рc.

Полученная обобщенная формула зависимости дополнительной осадки основания штампа конечной жесткости от исследуемых параметров имеет вид:

s = sc [ Т - t ln ((l/x) + x)], (1)

где Т и t – постоянные коэффициенты при различных фиксированных давлениях на штампе конечной жесткости.

Преимущество формулы (1) в ее простоте. Она характеризует линейную зависимость затухания осадок грунтового основания штампа конечной жесткости от логарифма расстояния до жесткого штампа и при этом учитывает нагрузки на штампе конечной жесткости и на жестком штампе. Осадка жесткого штампа (возводимого здания) известна заранее, как было сказано ранее.

В главе 4 излагаются результаты геодезических измерений осадок 9 существующих домов при строительстве около них на железобетонной плите 3-х жилых корпусов высотой от12 до 16 этажей.

Рассмотрены 3 строящихся объекта: 16-ти этажный жилой дом по Гражданскому пр., квартал 49, корпус 47; жилой дом по ул. Гаврская, 15 (3 разноэтажных корпуса от 6 до 16 этажей); 16-и этажный жилой дом по Ярославскому пр., 66. Все дома возведены на железобетонной плите, несущие стены и перекрытия выполнены в монолитном железобетоне и имеют большую жесткость.

Около возводимого дома по Гражданскому пр. расположены существующие 9-ти этажный жилой панельный дом (на расстоянии 15 м) и два

 Дополнительные осадки штампа-6

Рис. 7. Дополнительные осадки штампа конечной жесткости по результатам

численного расчета и эксперимента при Рn=75 кПа и Pc=75, 125, 200, 300 кПа:

 Дополнительные осадки первой-7

 Дополнительные осадки первой-8

Рис. 8. Дополнительные осадки первой расчетной точки штампа конечной жесткости,

расположенной на расстоянии 22,5 см от края жесткого штампа, при различном давлении под штампом конечной жесткости:

5-ти этажных жилых панельных дома (на расстояниях 20 и 23,2 м). Дома возведены на фундаментах мелкого заложения.

У возводимого дома по ул. Гаврская, 15 находятся 3 дома. На расстоянии 11,5 м расположены два трехэтажных кирпичных жилых домов и на расстоянии 15,5 м пятиэтажный жилой кирпичный дом. Дома устроены на фундаментах мелкого заложения.

Около строящегося дома по Ярославскому пр., 66 на расстояниях 15 и 16 м расположены два двухэтажных панельных корпуса детского сада и на расстоянии 13,5 м пятиэтажный кирпичный, жилой дом. Дома имеют фундаменты мелкого заложения.

В геологическом строении площадки дома по Гражданскому пр. принимают участие техногенные, озерно-ледниковые, ледниковые и межледниковые отложения. Несущим слоем фундаментной плиты дома служат мелкий плотный песок с модулем деформации Е = 33 МПа, мощностью h = 1,9…3,5 м, песок пылеватый плотный (Е = 18 МПа, h = 3,5 м), песок средней крупности средней плотности (Е = 35 МПа, h = 8,0…10,5 м). Пески подстилаются значительной толщей супеси пылеватой, твердой (Е = 17 МПа). Грунтовые условия благоприятны для фундаментов мелкого заложения.

Площадка дома по ул. Гаврская представлена техногенными, озерно-ледниковыми и ледниковыми отложениями. Основанием плитного фундамента здания служат плотные мелкие пески Е = 38 МПа мощностью h = 2,5 м и плотные пески средней крупности (Е = 35 МПа, h = 8,0…10,5 м). Подстилающим слоем песков являются супеси пылеватые с гравием и галькой (Е = 12 МПа, h = 2,5…2,7 м) и суглинки полутвердые (Е = 18 МПа, h = 8,5…8,8 м). Геологические условия площадки благоприятны для устройства фундаментов мелкого заложения.

На площадке дома по Ярославскому пр. геологические выработки пройдены на глубину 16 м. В пределах указанной глубины залегают техногенные и озерно-ледниковые отложения. Плитные фундаменты дома опираются на пески общей мощностью 15 м. Основание представлено песками мелкими плотными (Е = 38 МПа, h = 10,25) и песками пылеватыми плотными (Е = 21 МПа, h = 4,75 м).

Наблюдения за осадками домов организованы в соответствии с требованиями строительных норм (ТСН 50-302-96, ВСН 490-87). Геодезические измерения осадок выполняли специалисты ЗАО «ПКТИ» с участием соискателя. На строящихся зданиях и на фасадах существующих зданий, попадающих в зону влияния (воронку оседания) возводимого здания, устанавливались деформационные марки в виде металлических дюбелей. Реперы устраивались на зданиях, находящихся вне зоны влияния возводимого дома. Наблюдения за осадками марок осуществлялись методом геометрического нивелирования при помощи нивелира «Ni-020 К. Цейс» и комплекта штриховых реек. Длительность измерения осадок возводимых домов составляла 137…447 суток, существующих – 682…1623 суток.

В табл. 4 показаны результаты наблюдений за осадками возводимых и существующих зданий. Осадки возводимых 16-ти этажных домов, несмотря на значительные давления по подошве фундаментов (220…250 кПа), оказались небольшими в пределах 22…25 мм. Рассчитанные осадки оснований домов по СНиП (СНиП 2.02.01-83*) методом послойного суммирования составили 103…146 мм и методом линейно-деформируемого слоя – 20…25 мм. Из этого следует, что для песчаных оснований с шириной подошвы фундаментной плиты b > 10 м более целесообразно использовать метод линейно деформируемого слоя.

Для существующих домов в табл. 1 показаны средние осадки ближайших стен к возводимому зданию, то есть наибольшие осадки частей существующих зданий, попадающих в воронку оседания возводимого.

В главе 5 выполнен расчет деформаций существующих зданий от загружения соседних площадей новым зданием по рекомендациям СНиП, по программному комплексу «Plaxis» и по корреляционным зависимостям модельного эксперимента.

Расчет осадок фундаментов по СНиП 2.02.01-83* выполнен методом послойного суммирования с учетом загружения соседних площадей, основанном на теории линейно-деформируемых сред. Для учета загружения соседних площадей было произведено суммирование вертикальных дополнительных напряжений от нагрузки существующих домов и возводимого. Также проведено исследование влияния условия, определяющего мощность сжимаемой толщи (0,2; 0,1; 0,05) zg = zp на результаты расчета дополнительных осадок существующих зданий.

Инструментальные наблюдения за осадками существующих домов при возведении около них нового, описанные в главе 4, свидетельствуют о том, что размеры воронки оседания значительно больше, чем это следует из расчетов по методике СНиП. Например, для 16-ти этажного дома при ограничении мощности сжимаемого слоя условием СНиП (0,2 zg = zp) по расчету затухание осадок основания происходит на расстоянии 5…7 м от края приложения местной нагрузки и существующие здания не попадают в воронку оседания, в то время как по данным наблюдений дома имеют дополнительные осадки.

Таблица 1

Сравнение осадок существующих домов измеренных и расчетных

Примечание. 1. В табл. 1 приведены средние дополнительные осадки торцов существующих зданий, ближайших к возводимым. 2. Табл. 3.4 приведена в диссертации.

Численное моделирование геотехнической ситуации, связанной со строительством нового здания на плитном фундаменте и его влиянием на существующую застройку, выполнено для натурного объекта, расположенного по адресу Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 47. Расчет выполнен при помощи программного пакета Plaxis 3D Foundation, версии 1.5 (рис. 9).

В качестве модели грунта принята модель Кулона-Мора идеальной пластичности. Величины параметров модели для всех грунтов основания приняты по данным инженерно-геологических изысканий. Информация по взаимному расположению возводимого и существующих зданий, а также по инженерно-геологическим условиям площадки представлена в главе 4 диссертации.

Рис. 9. Конечно-элементная модель подземной части рассматриваемых зданий и грунтов основания

Расчет напряженно-деформированного состояния основания и фундаментов при строительстве нового здания вблизи с существующими состоит из 5 стадий: 1 стадия – задание начальных условий; 2 стадия – разработка котлованов под существующие здания, создание фундаментных плит этих зданий и стен подвалов; 3 стадия – нагружение существующих зданий; 4 стадия – разработка котлована под новое здание, создание фундаментной плиты и стен подвала нового здания; 5 стадия – нагружение нового здания при имеющейся нагрузке на существующих.

Сравнение результатов расчета по программе Plaxis с натурными данными показало, что расчетные величины осадок нового здания превышают измеренные в натуре примерно на один порядок, а расчетные величины дополнительных осадок существующих зданий отличаются от натурных как в меньшую сторону (до 30 %), так и в большую сторону (до 2,4 раз).

Следует отметить, что варьирование глубиной сжимаемой толщи и жесткостью нового здания в расчетной модели, а также крупностью сетки разбиения конечных элементов, не привело к принципиально лучшим результатам.

Для уменьшения расхождения расчетных и натурных данных была выполнена серия расчетов с выбором в качестве модели грунта основания упругопластической модели упрочняющегося грунта (Hardening soil). Поскольку в параметры модели упрочняющегося грунта входят характеристики, получаемые на основании трехосных и одометрических испытаний для каждого вида грунта, которые не выполнялись в ходе инженерно-геологических изысканий на исследуемой площадке, то они были приняты по соотношениям, рекомендуемым в Руководстве пользователя к программному пакету.

Величина расхождений результатов расчетов с использованием модели упрочняющегося грунта и натурных данных не существенно отличается от результатов расчета по идеально упруго-пластической модели. При этом затраты машинного времени увеличились на порядок.

В главы 5 обоснована возможность переноса результатов модельных (лотковых) экспериментов на “натуру” и выполнено сравнение измеренных дополнительных осадок натурных объектов, описанных в главе 4 с расчетными величинами, полученными по корреляционным зависимостям, разработанным в главе 3.

Применение предлагаемой методики моделирования возможно при условии, что осадка основания возводимого сооружения известна, например, в результате ее расчета одним из регламентируемых методов. Корреляционные зависимости используются для определения соотношения между дополнительной осадкой существующего здания и осадкой возводимого в зависимости от l/b, где l – расстояние между существующим и возводимым зданиями, b – ширина плитного фундамента возводимого здания, и давления по пятну застройки существующего здания.

Сходимость результатов расчетов дополнительных осадок существующих зданий по корреляционным зависимостям с результатами натурных наблюдений за осадками оказалась более тесной, чем результаты расчетов по методу послойного суммирования СНиП и программному комплексу «Plaxis».



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.