CC BY
12
ПРИМЕНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ В РАСЧЕТАХ НЕКОТОРЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1 2 3
Сагыбекова А.О. , Наурузбаев К.А. , Рустемов И.А. , Жанакова Р.К.4, Белов А.Г.5 Email: Sagybeko674@scientifictext.ru
1Сагыбекова Акмарал Оразбековна - кандидат технических наук, ассоциированный профессор; 2Наурузбаев Кабылгазы Аренович - доктор технических наук, профессор; 3Рустемов Ильяс Амирханович - кандидат технических наук, ассоциированный профессор; 4Жанакова Раиса Кулмахановна - магистр технических наук, старший преподаватель; 5Белов Алексей Геннадьевич - кандидат технических наук, ассоциированный профессор; кафедра транспортного строительства и производства строительных материалов, Казахский автодорожный институт им. Л.Б. Гончарова, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в статье приводятся результаты сравнения расчетных и экспериментальных значений определения прочностных характеристик крупнообломочного грунта и применение их в расчетах строительных конструкций. Прочность грунтов оснований характеризуется сопротивлением грунтов сдвигу. Сопротивление крупнообломочных грунтов сдвигу зависит от таких прочностных характеристик, как угол внутреннего трения и сцепления (зацепления) фракций грунта.
Приведенными ручными и машинными расчетами показано, что некоторые из программных продуктов не являются достаточно точными и не дают экономичных решений.
Ключевые слова: строительные конструкции, расчет, угол внутреннего трения, характеристики.
APPLICATION OF EXPERIMENTAL RESULTS SOIL TESTS IN THE CALCULATIONS OF SOME BUILDING STRUCTURES Sagybekova A^.1, Nauruzbaev Х.А.2, Rustemov IA.3, Zhanakova КК.4, Belov A.G.5
1Sagybekova Akmaral Orazbekovna - Candidate of technical Sciences, Associate Professor; 2Nauruzbaev Kabylgazy Arenovich - Doctor of technical Sciences, Professor; 3Rustemov Iliyas Amirhanovich - Candidate of technical Sciences, Associate Professor; 4Zhanakova Raisa Kulmahanovna - Master of engineer, Senior Lecturer; 5Belov Alexey Gennadievich- Candidate of technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF TRANSPORT CONSTRUCTION AND PRODUCTION OF BUILDING MATERIALS, KAZAKH AUTOMOBILE AND ROAD INSTITUTE L.B. GONCHAROV, ALMATY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: the article presents the results of comparing the calculated and experimental values for determining the strength characteristics of coarse soil and their use in the calculation of building structures.
The resistance of the soil to shear characterizes the strength of the soil base. The shear resistance of coarse-grained soils depends on such strength characteristics as the angle of internal friction and adhesion (engagement) of soil fractions.
The above manual and machine calculations have shown that some of the software products
are not accurate enough and do not provide cost-effective solutions.
Keywords: building structures, calculation, angle of internal friction, characteristics.
УДК 624.131: 624.04
Для исследования грунтов оснований существуют различные методы и направления определения их прочностных свойств. Существуют теоретический, экспериментальный, расчетный и другие методы. Всеми этими методами мы пытаемся определить прочность оснований зданий и сооружений и применить их в практике строительства.
Прочность грунтов оснований характеризуется сопротивлением грунтов сдвигу. Сопротивление крупнообломочных грунтов сдвигу зависит от таких прочностных характеристик, как угол внутреннего трения и сцепления (зацепления) фракций грунта. Для крупнообломочного грунта характерно зацепление фракций между собой.
Сопротивление сдвигу крупнообломочных грунтов зависит не только от прочностных характеристик, а также зависит и от их гранулометрического состава и вида заполнителя.
Проведены экспериментальные исследования на образцах смесей крупнообломочного грунта в процентном соотношении, гранулометрический состав приведен в таблице 1:
Таблица 1. Образцы смесей крупнообломочного грунта в процентном соотношении, гранулометрический состав
Грансостав образца %-е содержание по массе
10 мм+0,25-2мм 50%-50% 75%-25%
25 мм+0,25-2мм 50%-50% 75%-25%
По результатам экспериментов строим диаграммы зависимости касательного напряжения т и перемещения сдвигаемых обойм Д - диаграммы сопротивления сдвигу и диаграммы зависимости нормального и касательного напряжения -диаграммы предельного состояния грунта.
По диаграмме предельного состояния определяем угол внутреннего трения и зацепление. Значения ф и С приведены в таблице 2:
Таблица 2. Значения ф и С
№ п/п Гранулометрический состав образца Ф, ° С, кПа
1 по пиковым значениям 10 мм+0,25-2мм, 50%-50% 41° 82
2 по пиковым значениям 10 мм+0,25-2мм, 75%-25% 73° -32
3 по остаточным значениям 10 мм+0,25-2мм, 50%-50% 42° 83,5
4 по остаточным значениям 10 мм+0,25-2мм, 75%-25% 74° -49
5 по пиковым значениям 25 мм+0,25-2мм, 50%-50% 60° -47
6 по пиковым значениям 25 мм+0,25-2мм, 75%-25% 51° -29
7 по остаточным значениям 25 мм+0,25-2мм, 50%-50% 60° -47
8 по остаточным значениям 25 мм+0,25-2мм, 75%-25% 52° -31
Сравним полученные результаты экспериментальных исследований с расчетными. В [1] автор предлагает применить формулы для определения угла внутреннего трения ф и сцепления С при содержании крупнообломочной фракции более 30%:
ф = сръ ^(N- 30), (1)
„ 100-N
С = C3-, (2)
3 70
где р3 - угол внутреннего трения заполнителя;
рк - угол внутреннего трения крупнообломочной фракции;
Сз - сцепление заполнителя; N - процентное содержание заполнителя.
Определим значения ф и С для крупнообломочных грунтов содержащих в процентном соотношении крупные фракции с заполнителем 75% на 25% и 50% на 50% по формулам (1) и (2). Результаты значений ф и С приведены в таблице 3.
Таблица 3. Результаты значений ф и С
№ п/п Гранулометрический состав образца Ф, ° С, кПа
1 10 мм+0,25-2мм, 50%-50% 34° 9.6
2 10 мм+0,25-2мм, 75%-25% 42° 4.8
3 10 мм+0,25-2мм, 50%-50% 27° 9.6
4 10 мм+0,25-2мм, 75%-25% 36° 4.8
Применяем эти данные для расчета на программах «Фундамент», «Мономах», «Подпорная стена». По результатам расчетов, проведенных по данным прочностных характеристик, определяем усилия М, Q, N возникающие в подпорной стене. Данные усилий приведены в сравнительной таблице 4.
Таблица 4. Данные усилий
Результаты расчета по программе
Общий вид конструкции Сечения Мономах 4.0 Лира 9.4 Подпорная 4.01 стена Ручной расчет
М Р N М Р N М Р N М
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 - 1 5,2 2,8 -4,5 0 0,42 -2,3 0,14 0,4 1,0 - -
1 - 2-2 8,2 3,9 -5,1 1,5 2,3 -3,5 0,85 1,14 2,37 - -
: - 3-3 12,5 5,4 -5,8 5,2 4,9 -4,7 2,4 2,19 4,12 5,9 4,8
4 - 4-4 18,4 7,3 -6,5 11,7 8,0 -5,8 5,6 3,7 6,5 16,9 6,57
: - 5-5 26,2 9,6 -7,4 19,2 9,92 -7,5 9,95 5,41 9,07 24,0 10,6
6-6 36,4 12,3 -8,3 31,4 13,5 -8,9 16,0 7,21 12,2 33,7 14,6
По данным результатов расчетов различными методами строим диаграмму сравнения усилий М и Q относительно от ручного расчета вычисленных по результатам испытаний в КазГАСА и КазАДИ:
По полученным результатам расчетов и диаграмм выявлено, что повышение прочностных свойств грунта приводит к наиболее эффективному конструктивному решению и возникновению меньших усилий в конструкциях.
Рис. 1. Диаграмма сравнения усилий М и Q
Выводы:
1. Крупнообломочные грунты с процентным содержанием заполнителя являются достаточно прочным основанием. Угол внутреннего трения ф больше 40°. Сопротивление сдвигу данных грунтов зависит от размера фракций, содержания заполнителя и начального уплотнения.
2. Заполнитель в составе крупнообломочного грунта существенно влияет на сопротивление сдвигу, формируя более плавное изменение касательного напряжения в процессе сдвига. Параметры прочности увеличиваются в общем случае на 18-26%.
3. Приведенными выше ручными и машинными расчетами показано, что некоторые из программных продуктов не являются достаточно точными и не дают экономичные решения. Так из представленных выше результатов программных продуктов близкое соответствие с ручным расчетом получено по программам «Мономах 4.0», «Лира 9,4». Значения расчетных усилий отличаются на 12-16%.
Список литературы /References
1. Лысенко М.П. Состав и физико-механические свойства грунтов. М., 1980.
2. Воронкевич С.Д., Голодская Г.А. и др. Вопросы инженерной геологии и грунтоведения. М., 1978.
3. Отчет по данным результатов проведенных опытов в лаборатории КазГАСА. Алматы, 2007.
4. Белый Л.Д. Инженерная геология. М., 1985.
5. Отчет по данным результатов проведенных опытов в лаборатории КазАДИ. Алматы, 2018.
