Сборник трудов конференции СПбГАСУ ч

Раздел 4. Лабораторные и полевые исследования грунтов и фундаментных конструкций…

формации грунта в различных точках основания определялись датчиками давления.

Рис. 2. Изменение усилий в середине армирующих элементах основания под действием циклической нагрузки

Проведенные исследования позволили установить основные закономерности изменения напряженно-деформированного состояния армированного основания в процессе циклического нагружения.

Изменение усилий в армирующих элементах, расположенных в характерных зонах основания, приведены на рис. 2 и 3. Как видно из рисунка, циклическое нагружение приводит к изменению усилий в армирующих элемен-

151

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

тах. Характер изменения усилий в армирующих элементах показывает перераспределение усилий между армирующими элементами и грунта основания.

Рис. 3. Эпюры изменение усилий в армирующих элементах основания под действием циклической нагрузки

На рис. 4 и 6 приведены графики изменения напряжений в различных зонах грунта армированного основания. Как видно из графика, напряжения

вгрунте увеличивается во всех зонах грунта с увеличением количества циклов нагружения. При этом необходимо отметить, что наибольшее увеличение напряжений происходит под плитой.

Циклические нагружения вызывали увеличения осадок основания как

впределах плиты, так и за его пределами, причем интенсивность их развития зависела от координаты рассматриваемой точки. Интенсивное развитие осадок независимо от координат рассматриваемых точек основания происходило в течение 25 % циклов повторных нагружений.

152

Раздел 4. Лабораторные и полевые исследования грунтов и фундаментных конструкций…

Рис. 4. Изменение напряжения в грунте под действием циклической нагрузки в различных точках плиты на глубине 20 см

Рис. 5. Схема замера осадок плиты

153

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Рис.6. Изменение напряжения в грунте под действием циклической нагрузки в различных точках плиты на глубине 20см

Можем сказать что за первый цикл нагружения произошла осадка равная 20–60 % (в зависимости от максимальной нагрузки) от общей, а остальные 40–80 % происходили с разной интенсивностью по мере увели кол-ва циклов нагружения. равномерно со ступенчатым увеличением количества циклов (рис. 7).

154

Раздел 4. Лабораторные и полевые исследования грунтов и фундаментных конструкций…

Рис. 7. Осадка основания плиты при циклическом нагружении

Литература

1.Мирсаяпов И.Т., Королева И.В. Особенности деформирования глинистых грунтов при циклическом трехосном сжатии // Международный журнал Геотехника. 2010. №6.

С. 64-67.

2.Мирсаяпов И.Т., Шакиров М.И. Несущая способность и осадки моделей плит- но-свайных фундаментов при циклическом нагружении // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании: научное издание / Министерство образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО МГСУ. – Москва, 2012.с.528-531.

3.Вознесенский Е.А. Поведение грунтов при динамических нагрузках. Москва.:

Изд-во МГУ, 1997. 286 с 0

4.Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1989. 607 с.

5.Мирсаяпов И.Т., Оценка прочности и деформативности армированных грунтовых основаий/ И.Т. Мирсаяпов, А.О. Попов // Международный журнал «Геотехника». –

№4. – 2010. – С.58-67

УДК 624.154.1

И.Т. Мирсаяпов, М.И. Шакиров

(ФГБОУ ВПО "Казанский государственный архитектурно-строительный университет")

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВАНИЯ ПЛИТНО-СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

При высоких уровнях нагрузки на грунтовые основания или неблагоприятных грунтовых условиях одним из способов увеличения несущей способности является применение плитно-свайных (КПСФ) фундаментов.

155

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Исследованию работы плитно-свайных фундаментов посвящено большое количество работ. Эти исследования в основном ограничиваются установлением основных теоретических закономерностей и особенностей работы плитно-свайных фундаментов под кратковременной статической нагрузкой.

Однако здания и сооружения и их основания наряду со статическими подвергаются воздействию различного рода циклических нагрузок, которые в целом ряде случаев являются основными определяющими безопасность

иэксплуатационную пригодность элементов здания.

Всвязи с вышеизложенным возникает необходимость исследования поведения плитно-свайных фундаментов при циклическом нагружении.

Экспериментальные исследования проводились в объемном лабораторном лотке с раз-

мерами 1,0 1,0 1,0 м (рис. 1).

В качестве ростверка модели фундамента использовалась железобетонная плита с размерами 400 400 40 мм, армированная проволочной арматурой Ø3 Вр-I.

Для исследования поведения плитно-свайного фундамента

Рис. 1. Внешний вид испытательного стенда была использована теория моде-

лирования.

Сваи моделировались полыми пластиковыми трубками (прочность на сжатие Rсж=92,0 МПа; модуль деформации Eсж=700 Мпа) диметром 7 мм, с длинной 400 мм и толщиной стенки 1 мм. Деформации свай определялись с помощью наклеенных по длине тензорезистров. Установка свай осуществлялась путем послойной отсыпки и уплотнения грунта межсвайного пространства.

Грунтом основания являлась супесь пластичная (модуль деформации

E=4,1 МПа, угол внутреннего трения =15º, удельное сцепление C=3,3 кПа, плотность ρ=1,4 т/м3, влажность W=11%).

Нагружение модели плитно-свайного фундамента осуществлялось с помощью гидравлического домкрата ступенями в зависимости от режима испытания. Давление в грунтовом массиве определялось с помощью датчиков давления. Схемы расположения свай с датчиками и датчиков давления в грунте приведены на рис. 2.

На каждой ступени нагружения фиксировались значения осадок основания по показателям индикаторов часового типа ИЧ, прогибомеров, а также напряжения и деформации в грунте основания и моделях свай.

156

Раздел 4. Лабораторные и полевые исследования грунтов и фундаментных конструкций…

Проведенные исследования позволили установить основные закономерности изменения напряженно-деформированного состояния основания плитно-свайного фундамента в процессе циклического нагружения.

Изменение усилий в сваях, расположенных в характерных зонах плитно-свайного фундамента, приведено на рис. 3. Как видно из рисунка, циклическое нагружение приводит к изменению усилий в сваях. Характер изменения усилий в сваях показывает перераспределение усилий между сваями и грунта межсвайного пространства.

Рис. 2. Схемы расположения грунтовых датчиков и датчиков со сваями

Рис.3 . Изменение усилий в сваях плитно-свайного фундамента под действием циклической нагрузки

На рис. 4 приведены эпюры изменения усилий в сваях на разных уровнях глубины от плиты ростверка. Из эпюр усилий в сваях видно, что увеличение усилий при циклическом нагружении происходит на протяжении

157

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

всего испытания во всех сваях, при этом происходит перераспределение усилий между боковыми, центральными и угловыми сваями.

Рис. 4. Эпюры изменения усилий в сваях при различных количествах циклов

(Pmax=1000кг)

На рис. 5 и 6 приведены графики и эпюры изменения напряжений

вразличных зонах грунта межсвайного пространства. Как видно из рисунков, происходит увеличение напряжений в грунте во всех зонах грунта по мере увеличения количества циклов нагружения. При этом необходимо отметить, что наибольшее увеличение напряжений происходит под плитным ростверком по мере увеличения количества циклов.

Циклические нагружения вызывали увеличения осадок основания как

впределах плитного ростверка, так и за его пределами, причем интенсивность их развития зависела от координаты рассматриваемой точки. Интенсивное развитие осадок независимо от координат рассматриваемых точек основания происходило в течении первых 200 циклов повторных нагружений. Так, например, для точек 1,2,3,4,5 полная величина осадок основания за первые 200 циклов по отношению к начальным в первом загружении увеличи-

158

Раздел 4. Лабораторные и полевые исследования грунтов и фундаментных конструкций…

лись на 417 %, 395 %, 377 %, 381 %, 411 %, а в последующем за весь период до окончания нагружения на 121 % 117 % 131 % 119 % 124 %.

Рис. 5. Изменение напряжения в грунте под действием циклической нагрузки на разных уровнях от плиты ростверка

Рис. 6. Эпюры изменения напряжений в грунте при различных количествах циклов

(Pmax=1000кг)

Изменение осадок модели плитно-свайного фундамента при циклическом нагружении описывается уравнением

S(N ) S1 0,141Pmax3 N

где S1 – осадка при статической нагрузке; Pmax – максимальная нагрузка цикла в т·с; N – количество циклов нагружения при достижении предела несущей способности.

Осадки основания, измеренные в процессе ступенчатых циклических нагружений после различного количества повторной нагрузки (рис. 7, 8), изменяются аналогично деформациям грунта межсвайного пространства.

159

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Анализ изменения осадок оснований при ступенчатом нагружении после различного количества циклов показывает, что приращение осадок происходит, в основном, за счет увеличения их остаточной части. При этом увеличение осадок составляет до 30 % по сравнению с первым циклом нагружения.

Рис. 7. График развития осадок оснований моделей плитно-свайных фундаментов при различных уровнях нагрузки

Рис.8. Осадка основания фундамента плитного ростверка после 1500 циклов ступенчатого нагружения (модель№3)

160