Анализ взаимодействия плитного фундамента и грунта основания в виде коэффициента постели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Анализ взаимодействия плитного фундамента и грунта основания в виде коэффициента постели

В.Л. Щуцкий, В.В. Будник, И.В. Кондрик

Аннотация

железобетонный фундаментный плита здание

Рассматриваются актуальные проблемы расчетов железобетонных фундаментных плит. Проводится полный расчет железобетонной фундаментной плиты 17-ти этажного жилого здания на основе метода конечных элементов с помощью расчетного комплекса со сбором нагрузок в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Изучается зависимость распределения зон максимальной осадки плиты от формы здания и расположения нагрузок. Порезультатам расчетов выполнен анализ полученных результатов и сделаны выводы.

Ключевые слова: метод конечных элементов, коэффициенты упругого основания, максимальная осадка здания, SCAD 11.3, коэффициент постели.

Основная часть

Инновационные исследования в проектировании строительных конструкций ориентируются на опыт развития знаний об основных характеристиках грунта оснований. Наиболее важным, как это представляется авторам, является обмен опытом и информацией в процессе совершенствования технологий отрасли. Обобщив знания о зонах максимальной осадки, полученных с помощью различных методик расчета с отличающимися грунтовыми условиями возможно достичь новых взглядов на распределение участков для усиления основания [1].

Здание из линейных, плоскостных горизонтальных и вертикальных элементов в монолитном исполнении смоделировано в системе “SCAD 11.3”.

Расчетная схема здания и презентационная модель представлены на рис. 1.

Рис. 1 Расчетная схема здания. Презентационная модель

В основу расчета положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим идеализация конструкции выполнена в форме, приспособленной к использованию этого метода, а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней, пластин, оболочек и т.д.), называемых конечными элементами и присоединенных к узлам [2-5].

Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др[8-10].

Глубина заложения плитного фундамента конструктивно принята 1,5 м. Толщина фундаментной плиты 0,9м.

Размер фундаментной плиты в плане, конструктивно принятый на 0,5 м больше габаритных размеров здания на уровне цоколя с каждой стороны, составил 24,5x28,1 м.

Фундаментной плите были назначены коэффициенты упругого основания (согласно инженерно-геологическим данным), а так же наложены связи (X,Y). Коэффициенты упругого основания были вычислены в программе «Кросс», входящей в комплекс «SCADOffice» от комбинации загруженийL1•1+L2•0.9+L3•0.9+L4•0.9+L5•0.9+L6•0.9+L7•0.9+L12•0.9+L13•0.9+ L18•1+L19•0.9+L20•0.45.

Таблица № 1

Характеристика грунтов основания

Координаты расположения скважины №1 14,131:12,138. Нагрузка на фундаментную плиту 0,01Т/м².Отметка подошвы фундаментной плиты 124,4 м.Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (0;0) м.

Результаты расчета представлены на рис. 2, 3.

Рис. 2 Коэффициенты постели

Рис. 3 Вертикальные перемещения фундаментной плиты в процессе осадки грунта основания

1) Минимальное значение коэффициента постели 146,439 Т/м³;

2) Максимальное значение коэффициента постели 640,206 Т/м³;

3) Среднее значение коэффициента постели 198,34 Т/м³;

4) Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0,012.

Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (0;0) м. Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке 107,264 м. Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 17,136 м. Крен фундаментной плиты 0,022 град. Суммарная нагрузка 21037,432 Т.

Максимальная расчётная осадка плитного фундамента S=19, 927 см.

Предельная деформация основания в виде осадки согласно нормативной документации для многоэтажных зданий с полным железобетонным каркасомравна 15 см. Для зданий с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допустимо увеличивать в 1,5 раза: [S]=15 см·1,5=22,5 см [7].

Так как, максимальная расчётная осадка плитного фундамента S=19,927 смменьшепредельного значения средней осадки [S]= 15 см·1,5=22,5 см, то расчёт по деформациям основания плитного фундамента выполнен успешно.

Анализируя результаты расчета основания, можно сделатьвывод, что модель с использованиемкоэффициентов постели является достаточно простотой в реализации и позволяет посредствомдеформированных схем с определенной точностью спрогнозировать поведение конструкции вреальных геологических условиях с заданными нагрузками [6].

Учет основания при моделировании железобетонных конструкций является важнейшим фактором, влияющим на напряженно-деформируемое состояние конструкции.

Литература

1. Кравченко Г.М., Коробкин А.П., Труфанова Е.В., Лукьянов В.И. Критерии оценки динамических моделей железобетонного каркаса здания «Журнал ScienceTime. Выпуск №12», Казань, 2014. С. 256-259.

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. Dilger W.H., Suru K.M. Steel stresses in partially prestressed concrete members.// Journal of Prestressed Concrete Institute. 1986. Vol.31 №3. pр.88-112.

9. Lars S. Resistance analysis of reinforced concrete structures: Phaidon Press, 2012. 416 р.

10. Jodidio P. Architecture in the Netherlands New York: PiXezm, 2006. 310 р.

Размещено на Allbest.ru