CC BY
78
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики а строительстве ЫгС
УДК 624.154.1
А.Е. Саргсян, В.С. Геращенко, Н.Н. Шапошников*
ОАО «Атомэнергопроект»,*ФГБОУВПО «МИИТ»
РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТА ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ГРУНТОВОЙ СРЕДОЙ
Представлены расчетные модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой, а также расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности подошвы ростверка круглой и прямоугольной формы в плане.
Ключевые слова: свайные фундаменты, ростверк, свайное поле, жесткости грунтовой среды, контактная поверхность.
Как известно [1], в настоящее время при выполнении расчетов свайных оснований исходят из упрощенного предположения об абсолютной жесткости зоны расположения свайного поля.
В настоящей работе представлены расчетные модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой [2].
Расчетная схема системы сооружение — свайный фундамент — грунтовая среда основания представлена на рис.
\
hui
т—W
Ст„11, (Td.TL,|il:Pl
GjWißdlnUJi^P.
Расчетная схема системы сооружение — свайный фундамент с низким ростверком — грунтовая среда основания
Расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности подошвы ростверка определяются по выражениям, приведенным в табл. 1, 2 [2].
Табл. 1. Выражения для определения эквивалентных интегральных статических жесткостей основания при перемещении жесткого ростверка круглой формы в плане
Вид перемещения Интегральные жесткости, моделируемые пружинами
Горизонтальное поступательное kx - ky - ^ Х У (7 - 8ц,)
Вертикальное поступательное k - 4G,R kz -(1 -и,)
© Саргсян А. Е., Геращенко В С., Шапошников Н.Н., 2012
69
В табл. 1 введены следующие обозначения: цз — осредненное значение коэффициента Пуассона грунтовой среды мощностью, равной высоте свай; GS — осредненное значение модуля сдвига грунтовой среды мощностью, равной высоте свай; R — радиус подошвы ростверка.
Выражения для определения жесткостей основания при общем характере нагру-жения ростверка прямоугольной формы в плане, расположенного на поверхности верхнего слоя грунта в виде линейно-деформируемого полупространства с осреднен-ными динамическими характеристиками, приведены в табл. 2 [3].
Табл. 2. Выражения для определения эквивалентных интегральных статических жесткостей основания при перемещении ростверка прямоугольной формы в плане
Вид перемещения Интегральная жесткость
Горизонтальное по оси х 31,1(1 -ц, х ^(7 - 8ц,)
Горизонтальное по оси у _ 31,1(1 -ц, )о$4А у Щ7 - 8ц,)
Вертикальное по оси г 40,4А г -Цу )
В табл. 2 введены следующие дополнительные обозначения: А = LxLy — площадь подошвы ростверка прямоугольной формы в плане; Ьх, Ly (Хх > Ly) — длина и
ширина ростверка (фундаментной плиты) на плане соответственно по координатным осям х и у.
Расчетные параметры интегральных жесткостей грунтовой среды на контактной боковой поверхности и на подошве свай определяются выражениями, приведенными в табл. 3.
Табл. 3. Выражения для определения интегральных статических жесткостей грунтовой среды на контактной поверхности при общем характере перемещения сваи с прямоугольным поперечным сечением
Направление перемещения сваи Интегральная жесткость грунтовой среды
на боковой поверхности сваи на подошве сваи
Горизонтальное по оси х _ 31,1(1 -ЦО^ЛсОс 31,1(1 -ц г)° г а а £ \ х у
х г/л (7 - 8ц) Rs ^(1-ц) К, 1Х ^(7 - ) К
Горизонтальное по оси у _ 31,1(1 -ц)0у2Лсйу+ у л/я(7 - 8ц) К ^^я(1-ц) К £ _31'1(1-ц^)°з^ахау у ТЛ(7 - 8ц^) К,
Вертикальное по оси г 31,1(1 -ц)0,^2Лс (ах + ау) = 4°,Ыахау
г </л(7 - 8ц) Ку, -ц,1) К
В табл. 3 введены следующие дополнительные обозначения: Лс — высота свай; ах, а у — размеры поперечного сечения свай по направлениям горизонтальных осей х
п п
2 °,,Л 2 цД
и у соответственно; 0,= —-, цз = —1- — приведенный статический модуль
70 /ББИ 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 4
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве ЫгС
сдвига и коэффициент Пуассона грунтов основания по высоте зоны расположения свайного поля; G^, — модуль сдвига и коэффициент Пуассона грунтов на
уровне подошвы свай; Rs — корректирующий коэффициент, учитывающий эффекты взаимодействия сваи в составе свайного куста [1].
При формировании результирующей реакции грунтовой среды на контактной поверхности сваи исходили из следующих предположений:
на стенках боковой поверхности сваи при формировании растягивающих напряжений на контактной поверхности нарушается условие полного прилипания, исходя из предположения, что грунт на растяжение не работает;
при вертикальном перемещении вдоль продольной оси свай по контуру всей боковой поверхности сваи грунты испытывают чистый сдвиг, а на подошве сваи сжатие;
при перемещении свай с прямоугольным поперечным сечением в горизонтальном направлении в грунтовой среде в двух противоположных боковых поверхностях происходит сдвиг грунтов. В передней стенке боковой поверхности по направлению перемещения свай происходит сжатие, а в противоположной стенке — отрыв грунта от поверхности стенки сваи;
при перемещении сваи в горизонтальном направлении на подошве сваи грунты испытывают чистый сдвиг.
Библиографический список
1. Саргсян А.Е., Геращенко В.С. Разработка статической и динамической расчетной модели свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой // Вестник ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. 2010.
2. СП 50-102—2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М. : ФГУП ЦПП, 2004. 83 с.
Поступила в редакцию в феврале 2012 г.
Об авторах: Саргсян Акоп Егишович — доктор технических наук, профессор, начальник отдела динамики и сейсмостойкости, ОАО «Атомэнергопроект», 105005, г. Москва, ул. Бакунинская, д. 7, [email protected];
Геращенко Виталий Сергеевич — инженер, ОАО «Атомэнергопроект», 105005, г. Москва, ул. Бакунинская, д. 7, [email protected];
Шапошников Николай Николаевич — член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор кафедры систем автоматизированного проектирования транспортных конструкций и сооружений, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения», 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, [email protected].
Для цитирования: Саргсян А.Е., Геращенко В.С., Шапошников Н.Н. Расчетная модель свайных фундаментов с учетом эффекта их взаимодействия с грунтовой средой // Вестник МГСУ. 2012. № 4. С. 69—72.
A.E. Sargsyan, V.S. Gerashchenko, N.N. Shaposhnikov
^MPUTATIONAL MODEL OF PILE FOUNDATIONS WITH ACCOUNT FOR THE EFFECT OF THEIR INTERACTION WITH THE SOIL MEDIA
The authors of the paper present computational models of pile foundations with account for the effect of their interaction with the soil media, as well as the design parameters of integral stiffness of the soil environment contacting the pile sole surface that has round or rectangular caps.
The authors' assumptions that serve as the basis for the identification of the integrated response of the soil media to the contact surface of the pile are as follows:
there is no full soil-to-pile contact whenever tensile stresses are formed on the walls of the side surface of a pile, as the soil does not work in tension;
in the course of the vertical travel of piles along their longitudinal axis over the perimeter of their side surface, soils are subjected to simple shear, whereas the pile sole is subjected to compression;
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
71
in the course of the travel of piles having rectangular cross sections in the horizontal direction in the soil media, soil shear is formed in the two opposite side surfaces. The front wall of the side surface is subjected to compression in the direction of the pile travel, while soil is separated from the opposite side surface of the pile shaft;
the pile travel in the horizontal direction causes simple shear of the pile sole.
Key words: pile foundations, cap, pile field, soil stiffness, contact surface.
References
1. Sargsyan A.E., Gerashchenko V.S. Razrabotka staticheskoy i dinamicheskoy raschetnoy modeli svaynykh fundamentov s uchetom effekta ikh vzaimodeystviya s gruntovoy sredoy [Development of Static and Dynamic Computational Model of Pile Foundations with Account for the Effect of Their Interaction with the Soil Environment]. Vestnik CNIISK V.A. Kucherenko [Journal of Central Scientific Research Institute for Building Structures named after V.A. Koucherenko], Moscow, 2010.
2. SP 50-102—2003. Proektirovanie i ustrojstvo svajnyh fundamentov [Construction Rules 50-1022003. Design and Construction of Pile Foundations]. Moscow, Federal State Unitary Enterprise "Center for Design Products in the Construction Industry", 2004, 83 р.
About the authors: Sargsyan Akop Egishovich, Candidate of Technical Sciences, Professor, Head of Department of Dynamics and Earthquake Resistance, Atomenergoproekt Research, Design and Development Institute, Joint Stock Company (JSC AEP), 7 Bakuninskaya st., Moscow, 105005, Russian Federation; [email protected];
Gerashchenko Vitaliy Sergeevich, engineer, Atomenergoproekt Research, Design and Development Institute, Joint Stock Company (JSC AEP), 7 Bakuninskaya st., Moscow, 105005, Russian Federation; [email protected];
Shaposhnikov Nikolay Nikolaevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Member of the Russian Academy of Architectural and Civil Engineering Sciences; Professor, Department of Systems of Computer-Aided Design of Transportation Structures and Constructions, Moscow State University of Railroad Engineering (MSURE), Office 7720, Building 9, 9 Obraztsova St., Moscow, 127994, Russian Federation; [email protected].
For citation: Sargsyan A.E., Gerashchenko V.S., Shaposhnikov N.N. Raschetnaya model' svaynykh fundamentov s uchetom effekta ikh vzaimodeystviya s gruntovoy sredoy [Computational Model of Pile Foundations with Account for the Effect of Their Interaction with the Soil Media]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 4, pp. 69—72.
72 /SSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 4
