Научная статья на тему 'Работа ряда микросвай усиления песчаного основания как конструктивной шпунтовой стенки'

Работа ряда микросвай усиления песчаного основания как конструктивной шпунтовой стенки Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
235
49
Поделиться
Ключевые слова
МИКРОСВАЯ УСИЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ / ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ / ШАГ СВАЙ / ШПУНТОВАЯ СТЕНКА / ПАССИВНЫЙ ОТПОР

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Алексеев С. И.

Решена задача определения оптимального шага свай усиления основания для ленточного фундамента при реконструкции зданий. Выполненный ряд свай усиления основания в данном случае начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка. Рассмотрен численный пример определения оптимального шага для выштампованных микросвай усиления основания.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Алексеев С. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Работа ряда микросвай усиления песчаного основания как конструктивной шпунтовой стенки»

Общетехнические и социальные проблемы

123

Вх. цифр. сиги, для ППМ Сигнальные репе Actual value

(q)К 01 = 1 (u)K02 = 1 K01 = 1 K02

(е) 1101 = 0 (r)l!02 = 0 РЕПЕ: Hi, ЮЗ Ю01 = 0 mo 2

(0301 = 1 (p)302 = 1 КОД: 3 301 = 1 302

(и)Н1 = 0 ( i 3 H 2 = 0 NEXT: 43 Н1 = 0 02

(о)ИП1 1=0 (р)ИП1 2=0 ГРИППА: Зх H01 1 = 0 НП1 2

(а)НП2 1=0 (ОИП2 2=0 H02 1 = 0 ИП2 2

(d)KM1 = 1 (f)KM1 = 1 KM1 = 1 КМ2

Настройки ППМ K0T5 = 0

(д)КПТ5 = 0 Зх = 1

ШЗх = 1 СТ = 1

(j)CT = 1

sinus = 0

Вх. аналог. снгн. пня 0ПМ TV Inp = 0

(z)sinus = 0 fHz25 = 0

(n)ТО Inp = 0 КПТ5 = 0

(k)fHz25 = 0 CodKG = 0

(1) HOTS = 0 CodG = 1

(x)CodKG = 0 CodZ = 0

(c) CodO = 1 CodZ1 = 0

(о) CodZ = 0 (fl)group = 0 (n)Next = 0

(b)CodZ1 = 0 (DStart sig = 0 (2)Change = 0

Tine = О

Рис. 3. Внешний вид интерфейса имитатора

Заключение

Рассмотренный подход позволяет распределить усилия разработчиков и испытательных центров по этапам разработки системы. Этим достигается достаточная полнота и достоверность оценки соответствия разрабатываемых систем, построенных на современной элементной базе, требованиям безопасности.

Библиографический список

1. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Х. А. Христов, Д. В. Гавзов; ред. Вл. В. Сапожников. - М. : Транспорт, 1995. - 272 с.

2. РД 32 ЦШ 1115842.06-03 Порядок испытаний и экспертизы средств ЖАТ. - СПб. : ПГУПС, 2003. - 13 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Статья поступила в редакцию 29.01.2010;

представлена к публикации членом редколлегии Вл. В. Сапожниковым.

Общетехнические и социальные проблемы

УДК 624.131

С. И. Алексеев

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

РАБОТА РЯДА МИКРОСВАЙ УСИЛЕНИЯ ПЕСЧАНОГО ОСНОВАНИЯ КАК КОНСТРУКТИВНОЙ ШПУНТОВОЙ СТЕНКИ

Решена задача определения оптимального шага свай усиления основания для ленточного фундамента при реконструкции зданий. Выполненный ряд свай усиления основания в данном случае начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка. Рассмотрен численный пример определения оптимального шага для выштампованных микросвай усиления основания.

микросвая усиления основания, ленточный фундамент, шаг свай, шпунтовая стенка, пассивный отпор.

Введение

При усилении оснований реконструируемых зданий в ряде случаев используют выштампованные микросваи [1]. Такой конструктивный способ усиления требует выполнения вдоль подошвы фундамента ряда свай, что создаёт повышенную несущую способность усиленного основания.

Найденное необходимое число микросвай усиления основания [1], [2], в зависимости от технологических параметров изготавливаемой сваи, позволяет восполнить дефицит несущей способности основания, возникающий в результате реконструкции, и таким образом обеспечить условия расчёта основания по первому предельному состоянию.

1 Постановка задачи. Основные принятые допущения

Выполненный таким образом ряд свай усиления основания будет воспринимать распор в виде горизонтального давления от подошвы реконструируемого ленточного фундамента и передавать его на окружающий грунт. Поскольку сваи устраиваются в ряд с определённым шагом, то ставится задача определения оптимального шага свай, при котором выполненный ряд свай усиления основания начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Условия работы свай усиления основания рассматриваются исходя из следующих основных допущений (рис. 1).

1. Сваи воспринимают горизонтальное давление от бокового отпора грунта 4 из-под подошвы нагруженного фундамента (направление главного напряжения).

2. Максимальное (активное) давление грунта на ствол сваи возникает в момент предельного состояния.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

125

3. В соответствии с условием равновесия в момент предельного состояния активному давлению грунта будет противодействовать пассивный отпор (опас), приложенный на ствол сваи со стороны грунта.

4. Согласно теории предельного равновесия связно-сыпучей среды, сдвиговые деформации в области предельно напряженной среды всегда происходят по двум семействам поверхностей скольжения 3, располагающихся симметрично относительно направления главного напряжения.

5. Пассивный отпор (опас), рассеиваясь в призме грунта, ограниченной поверхностями скольжения, будет передавать дополнительное уплотняющее давление (оупл) от одной сваи по площади, числено равной отрезку L - шагу свай.

Рис. 1. Схема работы свай усиления основания на горизонтальную нагрузку в момент предельного состояния: 1 - свая; 2 - грань подошвы ленточного фундамента;

3 - поверхности скольжения; 4 - горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы нагруженного фундамента, действующее на одну сваю (направление главного напряжения); опас - пассивный отпор, приложенный на ствол сваи со стороны грунта; оупл - дополнительное уплотняющее давление от одной сваи, действующее по площади, числено равной отрезку L - шагу свай; ок(г) - краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы нагруженного фундамента, действующее в межсвайном пространстве по длине, числено равной отрезку L - шагу

свай

В соответствии с принятыми допущениями у каждой сваи усиления основания в момент предельного состояния, со стороны грунта возникает пассивный отпор. Данный пассивный отпор (опас), рассеиваясь в призме грунта (АВС), ограниченной поверхностями скольжения, будет передавать

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

ОЗщетехнические и социальные проблемы

дополнительное уплотняющие давление (оупл) по площади (ВС), числено равной отрезку L - шагу свай.

Дополнительное уплотняющее давление (супл) будет

противодействовать краевому горизонтальному давлению (ак(г)),

возникающему под подошвой фундамента, или боковому отпору грунта Еа = Ок(г/^ - d), действующему на отрезке (L - d), где d - диаметр сваи.

2 Основные условия расчёта

Исходя из изложенного выше, можно рассмотреть два условия:

Еа ^ ®упл‘Е, (1)

Еа ^ oyroi-L. (2)

Выражение (1) соответствует условию, когда краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы фундамента превышает среднюю величину горизонтальных давлений (сопротивлений) в массиве грунта, создаваемых сваями. В момент предельного состояния грунт в межсвайном пространстве как бы «оптекает» сваи, т. е. сваи работают отдельно друг от друга.

Выражение (2) соответствует условию, когда краевое горизонтальное давление от бокового отпора грунта из-под подошвы фундамента меньше или равно средней величине горизонтальных давлений (сопротивлений) в массиве грунта, создаваемых сваями. В момент предельного состояния в грунте в межсвайном пространстве создаётся своего рода «арочный» эффект и сваи начинают работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Рассматривая условие равновесия в выражении (3), представляется возможным определить оптимальный шаг свайного ряда, при котором выполненный ряд свай усиления основания начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка.

Введя дополнительные обозначения: F = птсв - площадь половины периметра микросваи, по которой возникает пассивный отпор; гсв - радиус сваи; Fi - площадь участка (ВС), воспринимающего дополнительное уплотняющее давление (оупл), численно равная отрезку L - шагу свай, можно записать (см. рис. 1):

^пас"- ^улл"-^. (3)

Тогда

^упл ( ^пас"-)/ F1 ( ^пас" (4)

Пассивное давление опас в грунте, действующее на сваю из условия предельного состояния, может быть определено из следующего выражения (рис. 2):

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

127

°„,c=Yy„x(^-tf)xtg2(45°+2), (5)

где Н - величина возможного понижения пола подвала ниже головы сваи (до подошвы фундамента);

I - длина микросваи;

УУп - удельный вес грунта вокруг сваи с учётом его уплотнения в процессе изготовления микросваи, в первом приближении принято у уп=1,1 у; у - удельный вес грунта; ф - угол внутреннего трения грунта.

Рис. 2. Расчётная схема формирования предельного состояния от ленточного фундамента для основания, усиленного выштампованными микросваями:

I - зона переуплотнённого грунта в виде клина; II - зона развития пластических деформаций (сдвигов в условиях предельного состояния);. III - зона с непрерывными поверхностями скольжения (формирование выпора); Еакт - боковой распор грунта в момент его предельного состояния; Н - величина возможного понижения пола подвала ниже головы сваи (до подошвы фундамента); I - длина микросваи

3 Расчётная схема

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Исходя из максимальных величин вертикальных уплотняющих давлений под подошвой фундамента (Оо), можно определить краевое горизонтальное давление (ок(г)), возникающее под подошвой фундамента:

Ок(г) ^ " О0? (6)

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

где £ - коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, принимаемый для песков £ = 0,25...0,37, для глинистых грунтов в зависимости от консистенции £ = 0,11.0,82 [3].

4 Условие работы свай как конструктивной шпунтовой стенки. Решение квадратного уравнения

Подставляя полученные значения в выражение (2), получим уравнение, определяющее условие оптимального шага свайного ряда, при котором выполненный ряд свай усиления основания начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка:

4-сг0 L-d =сгу„-1. (7)

Уравнение (7) решаем относительно неизвестной величины L - шага

свай.

Тогда получим уравнение следующего вида:

5-с0-1 = стпас-й + 4-а0-й = 0. (8)

Решение уравнения (8) может быть представлено в следующем виде:

L =

°mc-A + 4-<VA

(9)

Таким образом, с использованием условия равновесия в выражении (2) получено решение (9) в определении L - максимального возможного шага свай, при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка.

5 Примеры решения поставленной задачи

Пример 1. Рассмотрим воздействие степени нагружения (о0) основания от ленточного фундамента на изменение шага (L) свай усиления основания при следующих исходных данных:

■ грунт основания - мелкий песок со следующими характеристиками: ф =28°; у =18 кН/м3; £ =0,3;

■ микросвая усиления основания имеет расчётную длину (I - Н) = 2 м и диаметр изготовления d = 0,2 м.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

129

Из выражения (5) находим пассивное давление опас в грунте, действующее на сваю из условия предельного состояния, с введением понижающего коэффициента условия работы 0,8:

Опас = 0,8-уупл'(1 - H)-tg2(45°+ и /2) = 0,8Т,118-2- tg2(45°+28°/2) =

= 87 кПа.

Используя выражение (9), определим необходимый шаг свай (L), при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка, при давлении под подошвой фундамента Оо = 200 кПа:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

L =

87-3,14-0,1 + 0,3-200-0,2 0,3-200

27,32 + 12 60

= 0,65.

Получим L = 0,65 м.

Проведём подобные вычисления при О0 = 300 кПа; 400 кПа; 500 кПа и результаты вычислений представим в табличной форме (таблица 1).

ТАБЛИЦА 1. Результаты вычислений по примеру 1

О0, кПа 200 300 400 500

L, м 0,65 0,5 0,42 0,38

Пример 2. Рассмотрим ту же задачу, что в примере 1, но при несколько худших грунтовых условиях и более короткой микросвае усиления основания:

■ грунт основания - мелкий песок со следующими характеристиками: ф = 25°; у =18 кН/м3; £ =0,3;

■ микросвая усиления основания имеет расчётную длину (I - Н) = 1,5 м и диаметр изготовления d = 0,2 м.

Проведём рассмотренные выше вычисления при О0 = 200 кПа; 300 кПа; 400 кПа; 500 кПа и результаты вычислений представим в табличной форме (таблица 2).

ТАБЛИЦА 2. Результаты вычислений по примеру 2

О0, кПа 200 300 400 500

L, м 0,51 0,4 0,35 0,32

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

ОбЩетехнические и социальные проблемы

Для более наглядного представления результатов расчёта по примерам 1 и 2 полученные вычисления изобразим в виде графика L = L(o0) (рис. 3).

Рис. 3. Графическое представление результатов расчёта (примеры 1, 2) в определении L - максимально возможного шага свай, при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка, в зависимости от вертикального давления под

подошвой ленточного фундамента

Из результатов расчета, представленных на рис. 3, видно, что максимально возможный шаг свай, при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка, зависит как от свойств грунта (ф, у, ^), так и от вертикального давления (о0) под подошвой фундамента.

6 Использование предлагаемой методики для проектов усиления основания

Выполним аналогичные вычисления при определении необходимого шага свай (L), при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка, для одного из реконструируемых объектов Санкт-Петербурга.

Вводим следующие исходные данные:

■ ленточный бутовый фундамент реконструируемого подвала здания под центральной несущей стеной по оси В передаёт давление на основание о0 = 353 кПа (рис. 4);

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Общетехнические и социальные проблемы

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

131

Рис. 4. Поперечное сечение (2-2) по усилению основания выштампованными микросваями для фундамента по оси В (рис. 5)

■ грунт основания - мелкий песок со следующими

характеристиками: ф = 29°; у =17 кН/м3; = 0,3;

■ микросвая имеет расчётную длину (I - Н) = 2 м и диаметр изготовления d = 0,25 м.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2010/1

/ \

План цокольного этажа Схема цстроистба шпцнтобого ограждения Схема цстройстда сдай усиления

rnl 900 Фм-1

О О _ _ф53 5^ JOOyf 700/

Рис. 5. Фрагмент плана подвала реконструируемого здания с размещением микросвай усиления основания

в виде шпунтовой стенки вдоль оси В с расчётным шагом 900 мм

ОЭцетехнические и социальные проблемы

Общетехнические и социальные проблемы

133

Из выражения (5) находим пассивное давление опас в грунте, действующее на сваю из условия предельного состояния, с введением понижающего коэффициента условия работы 0,8:

Опас = 0,8-уупл'(1 - H)-tg2(45°+ и /2) = 0,81,1Т7-2- tg2(45”+29°/2) =

= 86 кПа.

Используя выражение (9), определим необходимый шаг свай (L), при котором выполненный ряд свай работает как конструктивная шпунтовая стенка, при давлении под подошвой фундамента Оо = 353 кПа:

г _ 86-3,14-0,12 + 0,3-353-0,25 _ 32,4 + 26,47 _Л

1 J V «, ^ ^ •

0,3-353

105,9

Получим необходимый шаг микросвай L = 0,55 м.

В проектном решении принят расчетный шаг свай 900 мм (рис. 5). Поскольку принятый в проекте шаг микросвай больше рассчитанной величины L = 0,55 м, то такой свайный ряд создает условия отдельной работы свай друг от друга.

Для создания условий работы ряда запроектированных микросвай как единой конструктивной шпунтовой стенки необходимо уменьшить шаг свай до величины L = 0,55 м. Такие решения, в случае необходимости, могут быть внесены на стадии проекта.

Заключение

1. Решена задача определения оптимального шага свай, при котором выполненный ряд свай усиления основания для ленточного фундамента начинает работать как конструктивная шпунтовая стенка.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Рассчитываемая величина шага свай зависит:

■ от степени нагружения основания усиливаемого ленточного фундамента;

■ от размеров микросваи;

■ от физико-механических свойств грунтов основания (ф, у, £).

3. Практическое применение данной задачи с использованием полученной формулы (9) позволяет достаточно просто достигать поставленной цели в проектных разработках.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1

Проблематика транспортных систем

Библиографический список

1. Осадки фундаментов при реконструкции зданий / С. И. Алексеев. - СПб. : Санкт-Петербургское отделение Общероссийского общественного фонда «Центр качества строительства», 2009. - 83 с.

http://www.buiLdcaLc.ru/Books/2009062801/DeFauLt.aspx.

2. Влияние выштампованных микросвай на несущую способность фундамента мелкого заложения / С. И. Алексеев, Р. В. Мирошниченко

http://www.buiLdcaLc.ru/AticLes/Open.aspx?id=2009062801.

3. Механика грунтов, основания и фундаменты / Б. И. Далматов. - М. : Стройиздат, 1981. - 316 с.

Статья поступила в редакцию 14.12.2009; представлена к публикации членом редколлегии Т. А. Белаш.

УДК 519.67, 51.77

Е. Н. Ворончихина, Е. Ф. Жигалко, П. С. Калинина, Н. А. Привалов, Н. В. Пашнина, М. Ю. Пахнушева

ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИМВОЛОВ ЧЕРТЕЖНЫХ ТЕКСТОВ

В работе экспериментально определены выборочные частоты появления и смежности символов монтажных карт, а также начальные моменты рукописных букв (как случайных величин) в этих текстах. Результаты работы могут быть учтены при построении алгоритмов автоматической интерпретации текстов.

буквы, выборки, частота, двумерная случайная величина, среднее, дисперсия.

Введение

В настоящее время распознавание печатного текста не составляет большого труда и осуществляется стандартными средствами. Причем это относится лишь к текстам, выполненным с использованием стандартных или нормативных шрифтов. Распознавание же рукописного текста всё еще представляет значительные трудности.

Целью данной работы было подвергнуть анализу базу данных, содержащую в себе характерные образцы букв алфавита, встречающиеся в реальных документах, на основе имеющихся данных построить выборочную плотность распределения случайных величин, описывающих буквы, а также собрать информацию о контексте этих букв.

ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС

2010/1