Сборник трудов конференции СПбГАСУ 2014 ч

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

для слоев грунта, расположенных в пределах 0,8b от подошвы фундамента, т. е. в данном случае только в пределах песчаной подушки.

Рис. 1. Расчетная схема вычисления осадки и исходные данные

Рассмотрим расчет осадки с учетом нелинейности пределах песчаной подушки, при условии, что z= 0.8b = 0,8*1,5 = 1,2 м. С помощью программы «Осадка» видим, что осадка слоя толщиной 1,2 м составляет около 12 мм. Тогда с учетом нелинейности осадка указанного слоя песчаной подушки составит

12,0 · 3,11 = 38 мм.

181

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

В этом случае суммарная деформация основания значительно меньше ранее вычисленной и равна SR = 77,5 + 38,0 = 115,5 мм, что укладывается в предельно допустимое значение осадки для большинства зданий и сооружений.

Зная криволинейную зависимость S = S(P), можно проектировать фундаменты для всего здания, задаваясь величиной одинаковой осадки, что позволит снизить неравномерность осадки до min, избежать трещин в здании, так как создать наиболее благоприятные условия для работы надземных конструкций.

Задачей инженера, проектирующего фундаменты, является нахождение оптимального решения при помощи вариантного проектирования и оптимизационных методов расчета. В настоящее время выбор наиболее оптимального конструктивного решения фундамента осуществляется, как равило, путем тех- нико-экономического сравнения вариантов устройства фундаментов по следующим показателям: экономической эффективности; материалоемкости; необходимости выполнения работ в сжатые сроки; величинам допустимых осадок и их возможных неравномерностей; возможности выполнения работ в зимнее время; трудоемкости выполнения работ и т. п.

Задачей проектирования является выбор наиболее эффективного решения, которое может быть определено только при правильной оценке инженер- но-геологических условий строительной площадки, работы грунтов в основании совместно с фундаментами и надземными конструкциями и способа устройства фундамента, гарантирующего сохранность природной структуры грунта.

Важное значение имеет и совершенствование методов расчета и проектирования оснований и фундаментов. В этой связи становится существенным учет нелинейных свойств грунтов оснований. Нелинейность и реология деформирования, предусматривающая зависимость напряженного состояния от режима и уровня нагружения с применением методов оптимизации, позволяют получать существенную экономию материальных затрат при устройстве фундаментов.

Литература

1.СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция,

М., 2011 г.

2.Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01–83*) / НИИОСП им. Герсеванова. – М.:Стройиздат, 1986. – С. 138–140.

3.Малышев М. В., Никитина Н. С. Расчет осадок фундаментов при нелинейной за-

висимости между напряжениями и деформациями в грунтах// Основания,фундаменты и механика грунтов. – 1982. – № 2. – С. 21–25.

182

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

УДК 624.154.536

В.С. Глухов, М.В. Глухова (ПГУАС)

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ С УЧЕТОМ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ СВАЙ С УШИРЕНИЕМ

Начиная с 1990 г. сотрудниками кафедры «Геотехника и дорожное строительство» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства проводятся исследования и внедрение в практику устройство свай в пробитых скважинах с уширением (СПС). Обобщения результатов исследования, значительный опыт применения указанных свай более чем на 500 объектах строительства позволяют рекомендовать СПС к применению на площадках с широким диапазоном грунтовых условий, включая водонасыщенные глинистые и песчаные грунты. Имеются примеры применения таких свай при нагрузках на сваю до 3 700 кН.

В большинстве случаев вариант фундаментов с рассматриваемыми сваями конкурентоспособнее по сравнению с традиционными забивными сваями за счет высокой несущей способности фундамента.

Исследования данной статьи проводились на базе разработанного ООО

«Новотех» проекта фундаментов объекта «Новое отделение помола цемента на Старо-Алексеевском цементном заводе»,

расположенного в республике Мордовия, проектная мощность которого составит порядка 6,1 млн тонн в год.

Объект предоставляет собой два объединенных силоса цилиндрической формы внешними диаметрами 23,0 м и высотой 68,0 м каждый, выполненных из железобетонной монолитной конструкции (рис. 1). Главной особенностью данного сооружения является значительные нагрузки на фундаменты, в частности вертикальная нагрузка, составившая 1 750 000 кН.

По результатам выполненных расчетов несущей способности свай в пробитых скважинах, выполненных как для фундаментов в вытрамбованных котлованах согласно «Пособия…» [2], шаг фундаментов или их количество принимается из условия, что фактическая расчетная нагрузка на фундамент не должна превышать расчетно-допускаемой нагрузки. За расчетную величину последней принимается Nрд = 2150 кН. Количество свай составило 815 шт.

Рис.1. 3D-модель силосных корпусов

183

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Рекомендуемая [4] предельная деформация основания для сооружения силосного корпуса монолитной конструкции с рабочим зданием на одной фундаментной плите принимается величиной равной 40 см. Авторами условно усложнялась задача принятием максимально-допустимой осадки с учетом сплошного плитного ростверка Su = 22,5 см, в пределах которой велся расчет планируемой осадки.

С учетом выполнения условия, что расчетная осадка не должна превышать предельную, в ходе проектирования фундаментов оптимальным вариантом решения поставленной задачи явилось применение ступенчатых кустов свай в пробитых скважинах с двойной уширенной пятой (СПСУ) Результаты расчетов показывают, что при одинаковой нагрузке на фундамент, но при разноуровневых уширениях достигается значительное отличие деформации грунтового основания. Указанное существенно расширяет применение рассматриваемых фундаментов в широком диапазоне грунтовых условий [1]. Принятый

вид фундамента в виде свай СПСУ диаметром 630 мм и длинами свай 5 м и 8 м, показаны в разрезе свайного поля (рис. 2). Целесообразным явилось расположение кустов, состоящих из 9 свай, собранных в ромб с правильными сторонами, в шахматном порядке в зависимости от размеров свай с целью равномерного распределения действующей нагрузки и уменьшения взаимного влияния кустов свай друг на друга.

Рис. 2. Сечение свайного поля со ступенчатыми кустами свай

Расчетно-допускаемая нагрузка на куст из 9-ти свай составила:

∑NIк = 2150 · 9 = 19 350 кН.

С учетом понижения нагрузки по первой группе предельных состоянийрасчетная нагрузка для куста свай ∑NIIк = 19 350/1,15 = 16 800 кН.

Расчет давления на основание в уровне подошвы условного фундамента для куста свай с учетом уширения вычисляется по формуле СНиП 2.02.01-83:

тогда давления для свай длиной 5 м и 8 м соответственно составит

184

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

P5 16800 6,2 6,2 6,25 20 560кПа 6,2 6,2

P8 16800 6,2 6,2 9,25 20 620кПа 6,2 6,2

Расчет деформаций основания выполнен программой «Осадка» для условных отдельностоящих разноуровневых фундаментов квадратной формы с планировкой в шахматном порядке (рис. 3).

Рис. 3. Планировка условных фундаментов при расчете деформаций основания в программе «Осадка»: – - – условное разделение кустов свай в отдельные фундаменты

По результатам расчета составлен график (рис. 4) зависимости расположения условного фундамента в плане с учетом диагонального взаимовлияния (сечение 2-2).

При проектировании свайного поля с одинаковой глубиной заложения свай, осадка превышает расчетно-допустимую. При ступенчатом устройстве фундаментов с увеличением разницы между глубинами заложения кустов свай (в нашем случае до 9 м) осадка с учетом диагонального взаимовлияния свай распределяется более равномерно подо всей площадью подошвы фундамента, расчетное значение деформации основания по сравнению с предельным уменьшается.

185

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Рис. 4. Осадка куста свай с учетом диагонального взаимовлияния

При большей разнице между глубинами заложения фундамнтов взаимовлияние последних увеличивается, что отражено на рисунке 5. Поэтому при выборе наилучшего варианта фундаментов следует ориентироваться на расчетную осадку фундамента мелкого заложения, и сопоставлять последнюю с допустимым значением.

Указанная осадка на 23–27 % меньше, чем в случаях проектирования одноуровневого фундамента, что позволяет уменьшить расчетную осадку и в целом удовлетворяет требованиям расчета основания по деформациям в случаях значительной действующей нагрузки. В проекте авторами разность осадок учтена при назначении жесткости грунтового основания при совместной работе ростверка и свай. Указанное позволяет более достоверно запроектировать ростверк как железобетонную конструкцию.

186

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

Рис. 6. График осадок ступенчатого фундамента в сечении 1-1

Литература

1.Исследование влияния уширения свай в пробитых скважинных на осадку/Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. – ISSN 2223-1560 Известия Юго-Западного государст-

венного университета. 2011. №5-2 (38) – с. 351-354.

2.Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах: практ. Пособие./ Крутов В.И., Когай В.К., Пупсуенко И.К., Глухов В.С., Арутюнов И.С. – Пенза, Пгуас, 2011. – 100 с.

3.СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений – М., Сройиздат, 1985. – 40 с.

4.СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий

исооружений. – М. ГОССТРОЙ России, 2005.

5.СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов. – М. ГОССТРОЙ России, 2004.

187

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

УДК 624.131.23

О. П. Минаев (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, г. Санкт-Петербург)

ВЛИЯНИЕ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ НА РАБОТУ СИСТЕМЫ «ОСНОВАНИЕ – СООРУЖЕНИЕ» ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Вданной статье приводятся результаты исследований как характерные для использования к объектам массового жилищного строительства, основанных на разработках для института «Фундаментпроект» (г. Москва) и направленных, в частности на обоснование проекта застройки района «Самарское Заречье» (г. Самара).

Данная работа была выполнена при участии автора статьи в ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», а в последствии существенно скорректирована автором статьи в части основных результатов и практических рекомендаций.

Для схематизации основания были использованы материалы изысканий, выполненных институтом «Фундаментпроект» и треста изысканий «Самар ТИСИЗ».

На момент первоначального проведения данной разработки на большой части территории, строящегося жилого микрорайона, был выполнен намыв грунта из русловой части р. Самары до абс. отметки около +37,0 м. Техногенные грунты намыва предоставлены песками (ИГЭ-1) разной степени крупности, в основном мелкими, рыхлого сложения. Мощность слоя намывных песчаных грунтов составляла в среднем 7–8 м.

Вдальнейшем с целью более глубокого заглубления сильносжимаемых связных грунтов основания от проектируемых зданий до границы данного слоя грунтов основания институтом «Фундаментпроект» планировался домыв песчаных грунтов до проектной отметки около +42,0м. Таким образом, средняя мощностьтехногенных песчаных грунтов должна была составлять 12–13 м.

Данные сильносжимаемые связные грунты основания были представлены современными аллювиальными отложениями р. Самары; причем повсеместно встречались глинистые грунты мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции (ИГЭ – 6,7,9,10).

Нижняя часть разреза поймы (под связными грунтами) была сложена песками мощностью слоя от 9,1 до 22,8 м. В основном это мелкие пески (ИГЭ-14), реже пылеватые (ИГЭ-13) и средней крупности (ИГЭ-15) с разной степенью плотности со структурными связями.

Для оценки деформационных характеристик грунтов использовались в основном результаты статического зондирования, выполненных в обширном объеме на всей территории. Данные результаты относятся главным образом к верхней зоне основания до глубины 20–25 м. Фактических данных о деформационных характеристиках песчаных грунтов основания четвертичных отло-

188

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

жений подпойменных террас (ИГЭ-23,24) и других коренных пород практически отсутствовали.

По аналогии с другими объектами эти грунты можно считать малосжимаемыми и их деформации не учитывать при оценке осадок сооружений. Учитываем также, что выполненный расчет дополнительных напряжений в основании от сооружений на несвайных фундаментах показали, что максимальная величина сжимаемой толщи не превышает 29 м, а грунты указанных разновидностей глубокого заложения в этой части исследуемой толщи основания практически отсутствуют.

Расчетный прогноз осадок зданий (на стадии ТЭО) производился без привязки конкретных зданий к их определенным инженерно-геологическим условиям.

Данные расчеты были выполнены для зданий наибольшей этажности. По выборке были приняты 10-ти и 12-ти этажные протяженные в плане здания

189

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Согласно этой схеме ниже отметки поверхности планировка площадки застройки (абс. отм. +42,0) на глубину 13 м залегают техногенные пески.

Под намывными песками расположены глинистые грунты основания мощностью слоя 5,5

Такая мощность глинистых грунтов назначена, исходя из того, что на большей части исследуемого основания она составляет 5–6 м и лишь на локальных участках либо уменьшается до 4 м и менее, либо увеличивается до 9 – 10 м.

Глинистые грунты подстилаются коренными песчаными грунтами ИГЭ 13-15, которые распространяются на всю оставшуюся мощность сжимаемой толщи основания от дополнительной нагрузки от веса зданий.

В расчетах уровень подземных вод (УПВ) расположен на отметке подошвы намывных песков. В этом случае бытовые напряжения в грунтах основания ниже УПВ должны приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

Прогноз осадок зданий выполнен для четырех вариантов методом послойного суммирования осадок различных разновидностей грунтов основания в пределах сжимаемой толщи от собственного веса зданий.

Расчет выполнен в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01–83* [1] для схемы основания в виде линейно-деформируемого полупространства.

При этом считается, что деформации исследуемой территории от пригрузки намывными песчаными грунтами к началу возведения зданий полностью завершены.

Принятые в расчетах характеристики деформируемости грунтов основания приведены в табл.1.

*) В скобках указаны осадки по слоям ИГЭ

190