Моделирование работы свай при реализации просадки грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделирование работы свай при реализации просадки грунта

А.Ф. Акопян, В.Ф. Акопян, К.Ю. Подолько,

М.С. Тимошенко, С.А. Боярских, Т.А. Литовченко

Донской государственный технический университет

Аннотация: В статье рассмотрены результаты моделирования работы железобетонных винтовой и буронабивной свай во взаимодействии с грунтовым массивом. Для моделирования применён математический аппарат метода конечных элементов в реализации лицензионного сертифицированного программного комплекса Лира-софт версии 10.6. Описан процесс моделирования просадки. Представлены три варианта взаимодействия грунта со сваями. Получены величины осадки одиночных свай от внешней нагрузки и от отрицательных сил трения.

Ключевые слова: Винтовая железобетонная свая, буронабивная свая, грунтовый массив, просадка, Лира-софт, осадка, деформации, перемещения, напряжения.

железобетонный свая грунт осадка

В продолжение исследования работы винтовой сваи [1-10] и возможности моделирования просадки грунтового массива, были разработаны три расчетные схемы, показанные на рис.1.

Рис. 1. - Расчетные схемы взаимодействия свай с грунтовым массивом, где: а- винтовая железобетонная свая, б - буронабивная железобетонная свая, в - буронабивная железобетонная свая с уширением; f_i - трение по боковой поверхности; R - сопротивление грунта по торцу сваи; ф_u - предельные касательные напряжения согласно критерию прочности Кулона-Мора.

Обозначенный зазор позволяет свае «уйти» от восприятия отрицательных сил трения по боковой поверхности. Физическая возможность создания подобного зазора между резьбовой поверхностью и цилиндрическим стволом сваи представлено на рис. 2.

Рис. 2. - Конечно-элементная модель оголовка сваи, а - конечно-элементная модель, б - физическое исполнение раскатанной резьбы.

Постановка задачи пространственная. Принятые материалы - упругие. Для уменьшения влияния граничных условия вокруг свай массив грунта принят с радиусом 2 м. Характеристики грунта приняты следующие:

Просадочный грунт: Модуль общей деформации Е=10 МПа; коэффициент Пуассона н= 0,35; объемный вес 53 кН/м³. Указанный объемный вес подобран итерационно для достижения деформации от собственного веса 10 см.

Непросадочный грунт: Модуль общей деформации Е=10 МПа; коэффициент Пуассона н= 0,35; объемный вес 0,1 кН/м³. Указанный объемный вес подобран исходя из необходимости отсутствия деформаций грунта от собственного веса.

Ниже приведены результаты численного эксперимента, показывающие вертикальные перемещения.

Рис. 3. - Изополя вертикальных перемещений грунта и свай, от воздействия просадки.

Рис. 4. - Изополя вертикальных перемещений грунта и свай, от воздействия полезной нагрузки, равной 500 кН.

Вертикальные перемещения оголовков свай, рассчитанные от воздействия просадки грунта и от полезной нагрузки, равной 500 кН, представлены в таблице 1.

Таблица № 1

Вертикальные перемещения оголовков свай

Вывод: результаты представленного расчета показывают, что применение винтовой сваи без взаимодействия с просадочным грунтом позволяет снизить вертикальные перемещения оголовка на 48% по сравнению с буронабивной сваей с тем же расходом материала.

Литература

1. Акопян В.Ф. Моделирование несущей способности ввинчиваемых свай //Известия Ростовского государственного строительного университета. - 2010.№. 14. С. 308-308.

2. Акопян В. Ф. и др. Новые виды свай //Инженерный вестник Дона. - 2011. №. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2011/437

3. Акопян В.Ф. Испытания моделей винтовых свай //Инженерный вестник Дона. - 2012. №. 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2012/620

4. Панасюк Л. Н. и др. Монолитная и сборно-монолитная разновидности винтовой сваи АКСИС //Инженерный вестник Дона. - 2012. №. 4-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1241

5. Зотова Е.В., Хо Ч., Акопян В.Ф. Определение влияния вспомогательного ростверка на несущую способность сваи усиления цокольного здания с учетом неравномерной осадки в г. Белово Кемеровской области //Инженерный вестник Дона. - 2013.№. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1706/

6. Акопян В. Ф., Четвериков А. Л., Конопацкий С. А. Экспериментально-теоретическое обоснование возможности использования ввинчиваемых свай в качестве армоэлементов //Перспективы науки. - 2012. - №. 2. - С. 67-69.

7. Акопян В.Ф. Армирование грунтового массива винтовыми бетонными элементами АКСИС// Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2012. - с. 370-374.

8. Акопян В. Ф., Акопян А. Ф., Должиков П.Н. Полевые испытания грунтов винтовыми сваями повышенной несущей способности// «Строительство-2015»: материалы Международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2015. - 427-428 с.

9. A. Prokopov, V. Matua, V. Akopyan Monitoring of the Geotechnical State of the Array During the Reconstruction of the Roki Tunnel // Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2255-2260.

10. V. Akopyan, A. Akopyan Experimental and Theoretical Investigation of the Interaction of the Reinforced Concrete Screw Piles with the Surrounding Soil// Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2202-2207

References

1. Akopyan V. F. Izvestiya Rostovskogo gosudarstvennogo stroitel'nogo universiteta. 2010.№. 14. рр. 308-308.

2. Akopyan V. F. i dr. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2011. №. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2011/437

3. Akopyan V. F. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012. №. 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2012/620

4. Panasyuk L. N. i dr. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012. №. 4-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1241

5. Zotova E. V., Kho Ch., Akopyan V. F. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013.№. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1706/

6. Akopyan V. F., Chetverikov A. L., Konopatskiy S. A. Perspektivy nauki. 2012. №. 2. рр. 67-69.

7. Akopyan V.F. Armirovanie gruntovogo massiva vintovymi betonnymi elementami AKSIS [Reinforcement of the soil mass with screw concrete elements AKSIS]. Novocherkassk: YRGTU, 2012. pp. 370-374.

8. Akopyan V. F., Akopyan A. F., Dolzhikov P.N. Polevye ispytaniya gruntov vintovymi svayami povyshennoy nesushchey sposobnosti [Field testing of soils with screw piles of increased bearing capacity]. Rostov n/D: Rost. gos. stroit. un-t, 2015. pp 427-428.

9. A. Prokopov, V. Matua, V. Akopyan. Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2255-2260.

10. V. Akopyan, A. Akopyan Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2202-2207.

Размещено на Allbest.ru