Численная модель и результаты исследования работы в грунтовом массиве ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента с висячими сваями разной длины при их жестком способе заделки в ростверк
- Authors: 1
-
Affiliations:
- Самарский государственный технический университет
- Issue: Vol 1 (2024)
- Pages: 196-197
- Section: ЧАСТЬ I. Геотехника и фундаментостроение
- URL: https://vietnamjournal.ru/osnk-sr2024/article/view/632266
- ID: 632266
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Данная научная работа направлена на обоснование выбора наиболее оптимальной конструкции внецентренно нагруженного свайного фундамента в конкретных грунтовых условиях при разной длине свай в ростверке. Это позволяет оценить эффективность применения такой конструкции свайного фундамента и пополнить базу возможных расчетных схем, что способствует совершенствованию способов проектирования и возведения свайных фундаментов.
Цель — исследовать работу ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента с висячими сваями разной длины при их жестком способе заделки в ростверк в грунтовом массиве.
Методы. В ходе исследования работы ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента при устройстве забивных висячих свай разной длины с жесткой заделкой в ростверк рассмотрено три конструктивных схемы (рис. 1): с одинаковой длиной свай (вариант 1); с разной длиной свай, когда короткая свая работает на вдавливающую (вариант 2) или на выдергивающую нагрузку (вариант 3).
Рис. 1. Численные модели ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента: а) ростверк с одинаковой длиной свай; б) ростверк с разной длиной свай (короткая свая воспринимает вдавливающую нагрузку); в) ростверк с разной длиной свай (короткая свая воспринимает выдергивающую нагрузку)
Разработка численной модели свайного фундамента осуществлялась на основе ранее выполненных исследований [1]. Количество свай в ростверке и его размеры назначены путем их подбора ручным счетом по алгоритмам и проверкам первой группы предельных состояний [2], с учетом которых удалось сократить длину одной из свай в фундаменте на 1 м.
Результаты. Результаты численного эксперимента (табл. 1), проделанного в программном комплексе ЛИРА-САПР 2021, выявили, что у конструкции ростверка с разной длиной свай, когда короткая свая работает на вдавливающую нагрузку, осадка и горизонтальные перемещения оказались больше на 7 %, чем у фундамента с одинаковой длиной свай. У конструкции фундамента с разной длиной свай, когда короткая свая воспринимает выдергивающую нагрузку, осадка не изменилась, а горизонтальные перемещения уменьшились на 6 % по сравнению с фундаментом, где сваи имеют одинаковую длину.
Таблица 1. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных перемещений численных моделей свайного ленточного фундамента по принятым вариантам
Номер модели грунта | Конструкция ленточного фундамента | Величина осадки, см | Величина горизонтальных перемещений, см |
1 | Вариант 1 | 0,32 | 0,67 |
Вариант 2 | 0,34 | 0,72 | |
Вариант 3 | 0,32 | 0,64 | |
2 | Вариант 1 | 0,47 | 0,53 |
Вариант 2 | 0,50 | 0,57 | |
Вариант 3 | 0,48 | 0,50 | |
3 | Вариант 1 | 0,44 | 0,92 |
Вариант 2 | 0,45 | 0,95 | |
Вариант 3 | 0,44 | 0,90 |
Примечания: Вариант 1 — одинаковая длина свай.
Вариант 2 — разная длина свай (короткая свая работает на вдавливание).
Вариант 3 — разная длина свай (короткая свая работает на выдергивание).
Для оценки эффективности устройства свай разной длины было проведено технико-экономическое сравнение двух конструкций свайного фундамента — с одинаковой и с разной длиной свай. Сравнение проводилось по прямым затратам (в рублях) и затратам труда (в человеко-часах). Результаты показали, что выбор конструкции фундамента с разной длиной свай приводит к экономии на 5 % прямых затрат и 6 % трудозатрат.
Выводы. Устройство висячих свай разной длины влияет на работу свайного ленточного фундамента с внецентренным нагружением, и более эффективным вариантом будет конструкция ростверка, когда короткая свая работает на выдергивающую нагрузку (рис. 1, в). Свайный фундамент с разной длиной свай в целом будет более выгодным вариантом по сравнению с конструкцией фундамента, где сваи имеют одинаковую длину, как по прямым затратам, так и по затратам труда.
Full Text
Обоснование. Данная научная работа направлена на обоснование выбора наиболее оптимальной конструкции внецентренно нагруженного свайного фундамента в конкретных грунтовых условиях при разной длине свай в ростверке. Это позволяет оценить эффективность применения такой конструкции свайного фундамента и пополнить базу возможных расчетных схем, что способствует совершенствованию способов проектирования и возведения свайных фундаментов.
Цель — исследовать работу ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента с висячими сваями разной длины при их жестком способе заделки в ростверк в грунтовом массиве.
Методы. В ходе исследования работы ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента при устройстве забивных висячих свай разной длины с жесткой заделкой в ростверк рассмотрено три конструктивных схемы (рис. 1): с одинаковой длиной свай (вариант 1); с разной длиной свай, когда короткая свая работает на вдавливающую (вариант 2) или на выдергивающую нагрузку (вариант 3).
Рис. 1. Численные модели ленточного внецентренно нагруженного свайного фундамента: а) ростверк с одинаковой длиной свай; б) ростверк с разной длиной свай (короткая свая воспринимает вдавливающую нагрузку); в) ростверк с разной длиной свай (короткая свая воспринимает выдергивающую нагрузку)
Разработка численной модели свайного фундамента осуществлялась на основе ранее выполненных исследований [1]. Количество свай в ростверке и его размеры назначены путем их подбора ручным счетом по алгоритмам и проверкам первой группы предельных состояний [2], с учетом которых удалось сократить длину одной из свай в фундаменте на 1 м.
Результаты. Результаты численного эксперимента (табл. 1), проделанного в программном комплексе ЛИРА-САПР 2021, выявили, что у конструкции ростверка с разной длиной свай, когда короткая свая работает на вдавливающую нагрузку, осадка и горизонтальные перемещения оказались больше на 7 %, чем у фундамента с одинаковой длиной свай. У конструкции фундамента с разной длиной свай, когда короткая свая воспринимает выдергивающую нагрузку, осадка не изменилась, а горизонтальные перемещения уменьшились на 6 % по сравнению с фундаментом, где сваи имеют одинаковую длину.
Таблица 1. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных перемещений численных моделей свайного ленточного фундамента по принятым вариантам
Номер модели грунта | Конструкция ленточного фундамента | Величина осадки, см | Величина горизонтальных перемещений, см |
1 | Вариант 1 | 0,32 | 0,67 |
Вариант 2 | 0,34 | 0,72 | |
Вариант 3 | 0,32 | 0,64 | |
2 | Вариант 1 | 0,47 | 0,53 |
Вариант 2 | 0,50 | 0,57 | |
Вариант 3 | 0,48 | 0,50 | |
3 | Вариант 1 | 0,44 | 0,92 |
Вариант 2 | 0,45 | 0,95 | |
Вариант 3 | 0,44 | 0,90 |
Примечания: Вариант 1 — одинаковая длина свай.
Вариант 2 — разная длина свай (короткая свая работает на вдавливание).
Вариант 3 — разная длина свай (короткая свая работает на выдергивание).
Для оценки эффективности устройства свай разной длины было проведено технико-экономическое сравнение двух конструкций свайного фундамента — с одинаковой и с разной длиной свай. Сравнение проводилось по прямым затратам (в рублях) и затратам труда (в человеко-часах). Результаты показали, что выбор конструкции фундамента с разной длиной свай приводит к экономии на 5 % прямых затрат и 6 % трудозатрат.
Выводы. Устройство висячих свай разной длины влияет на работу свайного ленточного фундамента с внецентренным нагружением, и более эффективным вариантом будет конструкция ростверка, когда короткая свая работает на выдергивающую нагрузку (рис. 1, в). Свайный фундамент с разной длиной свай в целом будет более выгодным вариантом по сравнению с конструкцией фундамента, где сваи имеют одинаковую длину, как по прямым затратам, так и по затратам труда.
About the authors
Самарский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: itisso.simple@mail.ru
студентка, группа У-91, факультет промышленного и гражданского строительства
Russian Federation, СамараReferences
- Уютова А.А., Мальцев А.В. Количественный и качественный анализ влияния способа заделки висячих свай в ростверк на работу ленточного свайного фундамента в грунтовом массиве. В кн.: Тезисы докладов ХLIX Самарской областной студенческой научной конференции: «Естественные и технические науки» в 2-х т. Т. 1; 10–21 апреля, 2023; Самара. Санкт-Петербург: Эко-Вектор Ай-Пи, 2023. С. 184–186.
- СП 24.13330.2021. Свайные фундаменты. СНиП 2.02.03-85. Москва: Российский институт стандартизации, 2022. 82 с.
Supplementary files
