Mulla enda kaalust tulenev vertikaalne pinge vundamendi aluse tasandil. Pingejaotus vundamendis Pinge aluspõhja valemi all
Üldsätted. Vundamentide ja konstruktsioonide vastasmõjul vundamendi pinnasega tekivad kontaktpinnal kontaktpinged. Teadmised kontaktpinged vajalik nii konstruktsiooni tekitatud vundamendi pingete arvutamiseks kui ka tarindite endi arvutamiseks.
Pange tähele, et konstruktsioonide arvutamist kontaktpingete mõjul käsitletakse tavaliselt konstruktsioonimehaanika käigus.
Kontaktpingete jaotuse iseloom sõltub vundamendi või konstruktsiooni jäikusest, kujust ja suurusest ning vundamendi pinnaste jäikusest (vastavusest). On kolm juhtumit, mis kajastavad konstruktsiooni ja vundamendi võimet liigeste deformatsioonile minna:
1) absoluutselt jäigad konstruktsioonid kui konstruktsiooni deformeeritavus on tühine võrreldes aluse deformeeritavusega ja kontaktpingete määramisel võib konstruktsiooni lugeda mittedeformeeruvaks;
2) täiesti paindlikud struktuurid kui konstruktsiooni deformeeritavus on nii suur, et see järgib vabalt aluse deformatsioone;
3) piiratud jäikusega struktuurid , kui konstruktsiooni deformeeritavus on proportsionaalne aluse deformeeritavusega; sel juhul deformeeruvad need koos, mis põhjustab kontaktpingete ümberjaotumist.
Absoluutselt jäikade konstruktsioonide tüüpilised näited on sillatugede massiivsed vundamendid, korstnad, rasked pressid, sepistamisvasarad jne, absoluutselt painduvad - muldvallid, metallmahutite põhjad jne. Enamik konstruktsioone (plaatvundamendid, talad, lintvundamendid) on konstruktsioonide töötingimustest tulenevalt piiratud jäikusega.
Konstruktsiooni jäikuse hindamise kriteeriumiks võib olla painduvusindeks vastavalt M.I. Gorbunov-Posadov
e ≈ 10 (El 3 /E kuni h 3), (8.1)
Kus E Ja E k - aluspinnase ja konstruktsioonimaterjali deformatsioonimoodulid; l Ja h - konstruktsiooni pikkus ja paksus.
Konstruktsiooni või vundamendi struktuuri peetakse absoluutselt jäigaks, kui t≤1 . Esimesel hinnangul saab konstruktsiooni jäikust hinnata selle paksuse ja pikkuse suhte alusel. Kell h/l>1/3 konstruktsiooni võib pidada absoluutselt jäigaks.
Oluline on ka pikkuse suhe l ja laius b struktuurid. Kell 1/b≥0 kontaktpingete jaotus vastab tasapinnalise ülesande korrale, juures. l/b< 10 - ruumiline.
Kontaktpingete määramisel on oluline roll vundamendi arvutusmudeli ja kontaktprobleemi lahendamise meetodi valikul ning vundamendi arvutusmudel ei ole sageli otseselt seotud massiivi moodustavate pinnaste mudeliga. , seetõttu nimetatakse pinnase vundamendi mudeleid kontaktpingete arvutamiseks mõnikord kontaktmudeliteks.
Inseneripraktikas kõige laialdasemalt kasutatavad vundamendimudelid on: lokaalsed elastsed deformatsioonid Ja elastne poolruum .
Tasapinnaprobleemi korral on kontaktpingete arvutamise peamised eeldused järgmised. Talast (joon. 8.2, A) välja lõigatakse 1 m pikkune riba (joonis 8.2, b) ja pingejaotust võetakse arvesse selle riba erinevates kokkupuutepunktides alusega piki telge X. On aktsepteeritud, et konstruktsiooni (riba) ja aluse liigeste deformatsioon toimub katkestuseta, st igas kokkupuutepunktis on riba läbipaine ja aluse vajutus võrdsed ja määratud väärtusega. w(x). Eeldades, et lamedate lõikude hüpotees on õige, kirjutatakse riba kõvera telje võrrand kujule
, (8.2)
Kus D = E kuni I kuni /(1 – v kuni 2) – riba silindriline jäikus; f(x) – ribale määratud koormuse intensiivsus; p(x) – tundmatu kontaktpinge diagrammi intensiivsus. Tuletame meelde, et alaindeks “k” viitab konstruktsioonile; seega, E k Ja v kuni – vastavalt riba materjali elastsusmoodul ja Poissoni suhe; mina – selle ristlõike inertsimoment.
Võrrand (8.2) sisaldab kahte tundmatut suurust: w(x) Ja p(x). Seetõttu on probleemi lahendamiseks vaja kehtestada lisatingimus. See tingimus määratakse sõltuvalt ühe või teise mudeli kasutuselevõtust: lokaalsed elastsed deformatsioonid või elastne poolruum.
Kohalike elastsete deformatsioonide mudel. Selle mudeli ruumid sõnastas esmakordselt vene akadeemik Fuss 1801. aastal ja mudeli enda töötas välja 1867. aastal Winkler raudteeliiprite arvutamiseks. Seejärel töötati välja kohalike elastsete deformatsioonide mudel N. P. Puzyrevsky, S. P. Timošenko, A. N. Krylovi, P. L. Pasternaki jt töödes.
Riis. 8.2. Tala diagramm (a) ja konstruktsiooniskeem tasapinnaprobleemi (b) korral
Selle mudeli kohaselt on reaktiivne pinge igas kontaktpinna punktis võrdeline aluspinna vajumisega samas punktis:
p(x) = kw(x),(8.3)
Kus To - proportsionaalsuskoefitsient, mida sageli nimetatakse voodikoefitsient , Pa/m.
Sellise aluse deformatsiooniskeem on näidatud joonisel fig. 8.3, a. On näha, et vastavalt lokaalsete elastsete deformatsioonide mudelile vundamendi pind väljaspool vundamendi mõõtmeid ei asetu, st vundament on justkui paigaldatud vedrudele, mis on kokku surutud ainult selle sees. kontuur.
Riis. 8.3. Aluspinna deformatsioonid: a – elastsete deformatsioonide mudeli järgi; b – elastse poolruumi mudeli järgi
Elastne poolruumi mudel. Selle mudeli pakkus välja G. E. Proctor meie sajandi 20. aastatel ja see töötati välja tänu N. M. Gersevanovi, M. I. Gorbunov-Posadovi, B. N. Žemochkini, A. P. Sinitsõni ja teiste teadlaste töödele.
Erinevalt eelmisest mudelist settib sel juhul pinnase pind nii laadimisala sees kui ka väljaspool (joon. 8.3, b) ning läbipainde kõverus sõltub pinnase mehaanilistest omadustest ja kokkusurutava paksuse paksusest. alus.
Tasapinnalise deformatsiooni korral pinna läbipaine kontsentreeritud jõu mõjul R mida kirjeldab võrrand
(8.4)
Kus C = E/(1 – ν 2) – aluse jäikuse koefitsient; X - pinnapunkti koordinaat, kus asula määratakse; ζ - jõu rakenduspunkti koordinaat R ; D - integratsiooni konstant. Jaotatud koormuse mõjul tekkivate pindade läbipainete määramisel tuleks võrrand (8.4) integreerida laadimisalale.
Elastse poolruumi mudeli puuduseks on see, et see ei piira kokkusurutava paksuse paksust konstruktsiooni aluses. Vundamendi ja vundamendi vahelise koostoime tegelikes tingimustes on kokkusurutava paksuse paksus tavaliselt piiratud, mis mõjutab kontaktpingete jaotuse olemust. Sellega seoses on välja töötatud mittedeformeeruva kihi aluseks oleva elastse mullakihi mudeli erinevad modifikatsioonid, mis on esitatud O. Ya Shekhteri, K. E. Egorovi, I. K. Samarini, G. V. Krasheninnikova jt töödes.
Üldskeem Kontaktpingete määramine ülaltoodud mudelite abil seisneb võrrandi (8.2) ja tingimuse (8.3) liitlahenduses lokaalsete elastsete deformatsioonide ehk võrrandite mudeli (8.2) ja elastsuse korral selliste tingimuste (8.4) korral. poolruumi mudel. Nende ülesannete lahendamise meetodid on toodud näiteks P. L. Ivanovi õpikus (1991).
Kontaktpingete praktiliseks arvutamiseks kasutatakse M. I. Gorbunov-Posadovi, B. N. Žemochkini, A. P. Sinitsha, G. V. Krasheninnikova jt lahendusi. Kõige täielikum teave selle küsimuse kohta on esitatud M. I. Gorbunova monograafias -Posadova, T. A. Malikova, V. I. Solomina “Elastsel vundamendil olevate konstruktsioonide arvutamine”, pälvis 1987. aastal NSVL riikliku preemia.
Erinevate mudelite kasutusala. Arvutuste praktika näitab, et lokaalsete elastsete deformatsioonide mudel võimaldab saavutada hea kokkulangevuse tegelikkusega vundamentide rajamisel väga kokkusurutavale pinnasele (E ≤ 5 MPa), lössi vajuvatele muldadele, aga ka piiratud paksusega pinnasele. kokkusurutavad pinnased, mille all on praktiliselt mittedeformeeruvad, näiteks kivimid. Elastne poolruumi mudel on rakendatav piisavalt tiheda pinnase olemasolul aluses ja siis, kui mitte liiga suured alad tugipinnad. Kümnete ja sadade ruutmeetrite tugipinnaga konstruktsioonide puhul annab tegelikkusele lähedasemad tulemused piiratud paksusega elastse kihi mudel.
Kontaktpinged tsentraalselt koormatud absoluutselt jäikade vundamentide alusel. Kontaktpingete määramisel sel juhul eeldatakse, et mullapinna mis tahes punkti vertikaalnihked aluse tasandil on ühesugused, s.t. w(x,y)=konst . Seejärel määratakse ümmarguse plaaniga vundamendi kontaktpinged avaldise järgi
(8.5)
Kus p m - keskmine pinge vundamendi raadiuse aluse all r ; ρ - kaugus vundamendi keskpunktist punktini, kus määratakse kontaktpinge ordinaat р(ρ).
Jäika lintvundamendi all olevad kontaktpinged määratakse tasapinnalise probleemi korral sarnaselt:
(8.6)
Kus X - kaugus vundamendi keskosast kõnealuse punktini; a = b/2 - pool vundamendi laiust.
Ülaltoodud lahendused näitavad, et teoreetiliselt on jäiga vundamendi all olev kontaktpingete diagramm sadulakujuline lõputu suured väärtused serva pinged (at ρ = r või x=b/2 ). Kuid pinnase plastiliste deformatsioonide tõttu iseloomustab kontaktpingeid tegelikkuses laugem kõver ja vundamendi servas saavutavad need väärtused, mis vastavad pinnase maksimaalsele kandevõimele (katkendlik kõver joonisel fig. 8.4, a).
Riis. 8.4. Kontaktpingete diagrammid: a - kõva ümmarguse templi all; b - erineva paindlikkusega tasase vundamendi all
Paindlikkuse indeksi muutus mõjutab oluliselt kontaktpingete diagrammi olemuse muutumist. Joonisel fig. 8.4, b on toodud kontaktdiagrammid näitena tasapinnalise probleemi puhul, kui painduvusindeks t muutub 0-st (absoluutselt jäik vundament) 5-ni.
Nagu eespool märgitud, on maapinnaga interakteeruvate konstruktsioonide vundamentide projekteerimise arvutamiseks vaja usaldusväärseid teadmisi kontaktpingete kohta. Vundamentide pingete arvutamisel kontaktpingetele vastavate koormuste mõjul on sageli võimalik sisse viia olulisi lihtsustusi. Selle põhjuseks on asjaolu, et kontaktpingete ebaühtlane jaotus piki vundamendi alust avaldab märgatavat mõju valupingete muutumisele vundamendi ülemises osas umbes poole vundamendi laiuse sügavusele.
Kontaktpingete lihtsustatud määramine. Kui edaspidiseks vundamendi pingete arvutamiseks määratakse kontaktpinged piki vundamendi alust, siis on sõltumata vundamendi jäikusest lubatud kasutada ekstsentrilisi survevalemeid. Siis tsentraalselt jõukoormusega R vundament on pingete ühtlane jaotus piki selle alust: p=P/A, Kus A - vundamendiala. Tasapinnaprobleemi korral, kui vundament on jõuga koormatud R ja hetk M, sellel tasapinnal toimides määratakse kontaktpingete servaväärtused avaldisega
(8.7)
Kus W - valitud vundamendiriba talla pindala takistusmoment. Kontaktpingete jaotus nende väärtuste vahel on lineaarne.
Nüüd saab pingete jaotust vundamendi aluse all olevas aluses välja arvutada, kui vaadelda nii saadud kontaktpingete diagrammi kui absoluutselt paindlikku lokaalset koormust, mis sellel tasapinnal mõjub.
Peamine tingimus, mida vundamentide projekteerimisel tuleb täita, on:
kus: P on aktsepteeritud mõõtmete keskmine rõhk vundamendi aluse all
kus: - arvestuslik koormus vundamendi servale antud lõigul, kN/m;
Vundamendi kaal 1 jooksva meetri kohta, kN/m;
Pinnase kaal vundamendiäärtel, kN/m;
b - vundamendi aluse laius, m;
R - arvutatud pinnase takistus vundamendi aluse all, kPa
kus: - plaadi kaal 1 p kohta. m., kN/m;
Vundamendiplokkide kaal 1 jooksva meetri kohta, kN/m;
Kaal telliskivi 1 lm kohta, kN/m;
kus: - pinnase kaal 1 serval (ilma betoonita), kN/m;
Pinnase kaal 2. serval (betooniga), kN/m;
kus: - pinnase laius äärel, m;
Pinnase kõrgus serval, m;
g"II - keskmine väärtus erikaal pinnas, mis asub vundamendi aluse kohal;
kus gсf = 22 kN/m.
1. jagu -1
n"g= n""g = 0,6 1 0,62 16,7 + 0,6 0,08 1 22 = 7,2684 kN/m
349,52 kPa< 365,163 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
2. jagu -2
n"g = 0,75 1 1,1 16,7 = 13,78 kN/m
n""g = 0,75 1 0,62 16,7 + 0,75 0,08 1 22 = 9,0855 kN/m
272,888 kPa< 362,437 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
3. jagu -3
n"g = 0,25 1 1,1 16,7 = 4,5925 kN/m
n""g = 0,25 1 0,62 16,7 + 0,25 0,08 1 22 = 3,0285 kN/m
307,2028 kPa< 347,0977 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
Jaotis 4-4
n"g = n""g = 0,2 1 0,62 16,7 + 0,2 0,08 1 22 = 2,4228 kN/m
352,7268 kPa< 462,89 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
5. jagu -5
n"g = 0,4 1 1,1 16,7 = 7,348 kN/m
n""g = 0,4 1 0,62 16,7 + 0,4 0,08 1 22 = 4,8456 kN/m
335,29 kPa< 359,0549 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
Jaotis 6-6
n"g = n""g = 0,2 1 0,62 16,7 + 0,2 0,08 1 22 = 2,43 kN/m
275,2525 kPa< 352,95кПа, проходит по напряжениям - принимаем.
MULLA Vundamendi SATENDUSE MÄÄRAMINE KIHTI-KIHTI KOKKUVÕTE MEETODIL
Peame kõige aktiivsemaks lõiguks 2-2.
1. Pinnase paksus vundamendi aluse all sügavuseni vähemalt 4b = 4 · 1,6 = 6,4 m on jagatud elementaarkihtideks, mille paksus ei ületa
hi = 0,4 b = 0,4·1,6=0,64 m.
- 2. Määrake kaugus vundamendi alusest iga elementaarkihi ülemise piirini zi (m).
- 3. Määrake pinged pinnase enda massist, mis mõjuvad vundamendi aluse tasandil:
4. Määrake pinge pinnase enda massi järgi iga elementaarkihi alumisel piiril, kasutades valemit:
5. Määrake pinge pinnase enda massi järgi põhikihtide piiril:
- 6. Koostame pingediagrammid pinnase enda kaalust vundamendi teljest vasakule põhikihtide piiril - .
- 7. Määrame konstruktsioonist iga elementaarkihi ülemisel piiril täiendavad survepinged
kus: p0 - lisarõhk vundamendi aluse tasemel
kus: p - keskmine tegelik rõhk vundamendi aluse all;
I – koefitsient (tabel 5.1 [1]),
kus: - iseloomustab vundamendi aluse kuju ja mõõtmeid,
r - suhteline sügavus, .
8. Koostame lisapingete diagrammid.
9. Määrata pinnase aluse kokkusurutava paksuse alumine piir. Diagrammide lõikepunkt ja võetakse pinnase vundamendi kokkusurutava paksuse alumiseks piiriks.
Selleks koostame diagrammi z-teljest paremale. Hc = m
10. Määrake konstruktsiooni koormuse põhjal keskmine pinge elementaarkihtides:
11. Vundamendi vajumise suuruse määrame elementaarkihtide vajutuste summana:
kus: n on kokkusurutavas paksuses sisalduvate terviklike elementaarkihtide arv;
Si - elementaarkihi sete
kus: - mõõtmeteta koefitsient =0,8;
hi on elementaarkihi paksus;
Ei on elementaarkihi deformatsioonimoodul;
срzpi on pinge elementaarkihi keskel.
Deformatsiooni kontrollimise põhitingimus:
S = 5,1< SU = 10 см
Järeldus: lahendus on vastuvõetav.
Baasasvelduse määramise tabel
Pingete jaotumise olemus piki talla ei ole teada, kuid tuleb jälgida mõjuvate koormuste ja reaktiivpingete tasakaalu tingimust. Kuna vundamendi alus on maetud maapinnast allapoole, on vundamendi külgedele pinnasekihi massile vastav pinge q ja projekteerimisskeem taandatakse järgmisele skeemile ja pinge on määratakse aluse kohal paikneva pinnase massist ja vundamendi aluse all olevast lisakoormusest tulenevate pingete summana.
Pingearvutuste peamised ülesanded
1. Pingete jaotus piki vundamentide alust, samuti piki konstruktsioonide pinnase massidega interaktsiooni pinda (kontaktpinged)
2. Pingete jaotumine pinnase massis oma raskuse mõjul (looduslik rõhk)
3. Pinnasemassi pingete jaotus kontaktpingetele vastava lokaalse koormuse toimel
Konstruktsiooni jäikuse hindamise kriteeriumiks on paindlikkuse näitaja (M.I. Gorbunov-Posadovi järgi)
t≤1 – konstruktsioon loetakse absoluutselt jäigaks
E ja Ek – vundamendi pinnase ja konstruktsioonimaterjali deformatsioonimoodulid
l ja h – konstruktsiooni pikkus ja paksus
Konstruktsiooni pikkuse (l) ja laiuse (b) suhe on oluline: l/b≥10 korral vastab kontaktpingete jaotus tasapinnalise ülesande korral l/b-ga.<10 - пространственной
Kontaktpingete määramisel mängib olulist rolli vundamendi arvutusmudeli ja kontaktprobleemi lahendamise meetodi valik
Baasmudelid
Elastse poolruumi lokaalsed elastsed deformatsioonid
19. Pinnase enda raskusest tulenev stress. Tüüpilised pingediagrammid kolme juhtumi jaoks.
Pinnase enda massist tulenevad pinged moodustavad esialgse pingevälja, mis muutub pidevalt pinnase paksuse suurenemise või vähenemise, tektooniliste ja seismiliste mõjude tõttu. Võib nulltsükli jooksul muutuda pinnase kaevamise tõttu.
Praktikas kasutavad nad esialgsete pingete lihtsustatud esitust ja on määratud ainult gravitatsioonijõududega
Kus - pinnase erikaal
Külgmise pinnase rõhu koefitsient puhkeolekus
1) Mulla enda kaalust tulenev vertikaalne pinge ühtlase allapanu jaoks ja looduslike pingete diagramm näeb välja nagu kolmnurk
2) Horisontaalsete kihtidega heterogeense allapanu korral piiratakse pingediagrammi katkendliku joonega. Iga segmendi kalle kihi paksuses määratakse selle kihi pinnase erikaalu väärtusega. Heterogeensus võib olla tingitud mitte ainult erinevatest omadustest, vaid ka põhjavee taseme olemasolust. Sel juhul
Traditsiooniliselt määratakse vundamentide ja vundamentide kontrollimise metoodika ja ulatus sõltuvalt kavandatavate tööde tüübist ja keerukusest (hoone kapitaalremont ilma vundamendi koormust suurendamata; kapitaalremont või rekonstrueerimine koos koormuse suurendamisega vundamendile). vundament; avarii-deformeerunud hoonete taastamine koos vundamendisüsteemi tugevdamisega või ilma - vundament"; uue hoone ehitamine olemasoleva kõrvale), mis määravad objekti geotehnilise kategooria.
Küsitlusmaterjalid võimaldavad meil vastata järgmistele küsimustele:
Kas olemasolevad vundamendid suudavad tagada edaspidi hoonele (ehitisele) normaalsed töötingimused või on vaja neid tugevdada või rekonstrueerida?
Kuivõrd taluvad olemasolevate vundamentide aluspinnad lisakoormust?
Kui palju on lubatud suurendada maapinnal või vundamendi lähedal asuva pinna põrandate koormust?
Kas olemasolevale hoonele on võimalik lisada uus?
Milline aluste ja vundamentide tugevdamise tehnoloogia on vaadeldaval juhul kõige sobivam. Kuidas olemasolevaid defekte kõrvaldada.
Milliseid konstruktsioone on võimalik säilitada ja millised on vaja lahti võtta või taastada.
Kuidas taastada hoone ruumiline jäikus.
Täiendava uurimistöö ülesanne hõlmab vundamentidega vahetus kontaktis ja vastasmõjus olevate piiratud suurusega vundamenditsoonide selgitamist ja täpsustamist. Rekonstrueerimise uuringute korraldamisel ja läbiviimisel tuleks arvesse võtta järgmist:
Raske juurdepääs vundamendile olemasolevate vundamentide kandekonstruktsioonide olemasolu tõttu, mille demonteerimine ja terviklikkuse rikkumine on lubamatu;
Vundamendi pinnase koostise ja pingeseisundi säilitamise vajadus, kuna need tajuvad hoone (konstruktsiooni) töökoormust;
Pinnase omaduste terav lokaalne varieeruvus vundamentide aluse all asuvates vundamentides, mille tuvastamiseks on vaja järjepidevust või uuringute kõrget detailsust tagavaid meetodeid;
Rekonstrueeritavate objektide kitsad tingimused, mis seab ranged piirangud mõõdistusseadmete suurusele ja kaalule.
Vundamentide uurimine vundamentide all süvendite abil on praegu kõige levinum rekonstrueerimisel kasutatav mõõdistusmeetod. Puurimine võimaldab visuaalselt uurida, pinnasesse tungida, süvendist pinnasesse viia erinevaid mõõte- ja katseseadmeid ning võtta massiproove. Kaevudest võetud proovide abil saab laboritingimustes määrata pinnase omadusi ning määrata füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste muutusi tihendatud vundamenditsoonides (nagu ülal näidatud).
Vundamendi avamine suure hulga süvendite ja töödega, võib võetud suur hulk proove põhjustada selle olulisi häireid ja nõrgenemist. Väikeste kaevamismahtude korral muutub juhuslike ebahomogeensuste ja mulla omaduste varieeruvuse usaldusväärne tuvastamine problemaatiliseks. Veel üks süvendite tegemise puudus on selle kõrge töömahukus, mis on seotud tööde tegemisega äärmiselt rasketes tingimustes (koormatud konstruktsioonide all), kaevude kinnitamise vajadus, drenaaž ja veetustamine. Lisaks on proovide võtmine veega küllastunud peen- ja aleuriival, aga ka aleuriival väga keeruline. savimullad voolavusindeksiga I L >0,5. Need asjaolud muudavad kaevamismeetodi töömahukaks ja ebapiisavalt informatiivseks pehmete muldade rekonstrueerimise käigus tehtavate massiuuringute tingimuste jaoks.
Esmakordseks avaldamiseks koostatud SNiP 2.01.13 eelnõu "Hoonete ja rajatiste rekonstrueerimine. Algandmed projekteerimiseks. Konstruktsioonide ja vundamentide kontrollimise eeskirjad" soovitab kaevata süvendid "vundamendi alusest allapoole vähemalt 2b, kus b - vundamendi aluse laius"... Seega on pehmetel muldadel, mille vundamendi aluse laius on 3 - 4 m ja paigaldussügavus 2,0 m, kogu kaevesügavuseks 8 - 10 m, mis on lihtsalt ebareaalne. Samal ajal on SNiP projekti insenerigeoloogiliste uuringute osas välja pakutud vundamentide all olevate pinnaste omaduste võimalikud muutused. erinevad laiused, sügavus, üldistada andmeid mulla tihenemise kohta. Tänapäeval pole aga selgeid meetodeid selliste lähteandmete saamiseks.
Kahtlemata sõltub vundamendi pinnaste uurimise andmete maht ja detailsusaste konstruktsioonide seisukorrast ning peab vastama kavandatava rekonstrueerimise eesmärgile. Kui esineb peamiste kandekonstruktsioonide deformatsioone või on vajadus koormuse oluliseks suurendamiseks, siis peaks ekspertiisi ulatus olema maksimaalne.
Uuringud peaksid olema kiired, minimaalse kaevetööga, informatiivsed, võimaldades edaspidi kasutada kõige arenenumaid arvulisi arvutusmeetodeid.
Analüüsides maailma kogemusi geotehniliste uuringute korraldamisel erinevatel ehituslikel eesmärkidel, võime märgata progressiivset välieksperimentaalset tööd mobiilsete seadmetega in situ testimiseks.
Väliekspressmeetodite eelised laborimeetodite ees rekonstrueerimistingimustes on järgmised:
Need võimaldavad uurida suhteliselt suurt mullamassi, sealhulgas struktuuriliselt ebastabiilseid muldi, kus monoliitide valik on praktiliselt võimatu;
Need võimaldavad saada tegelikele andmetele lähedasi andmeid hoonete pikaajalise ekspluatatsiooniperioodi jooksul kujunenud pinnase seisundi minimaalse häirimisega;
Eritehnikate abil on võimalik hinnata muldade pinge-deformatsiooni seisundit;
Aidata kaasa kaasaegsete arvarvutusmeetodite kasutamiseks sobiva teabe hankimisele.
Ekspressmeetodite puuduste hulka kuuluvad: kindel ajahetk teabe hankimiseks, võtmata arvesse kaasnevaid, muutuvaid olukordi ja ebapiisavaid teadmisi mõne välimeetodi kohta. Neid puudusi saab kõrvaldada välikatsete läbiviimisega koos laboratoorsete pinnaseuuringutega ja kõigi võimalike olukordade geotehnilise prognoosimisega lõplike elementide meetodil (FEM).
Analüüsides muldade uurimise välimeetodite sorte ja Saksamaal, Hollandis ja Põhjaliidu riikides (Rootsis, Taanis, Soomes, Norras jt) kogutud parimaid kogemusi selle tööga seoses, kasutasime pehmetel muldadel rekonstrueerimise eesmärgil. oskab soovitada: 1 - pinnase dünaamilist ja staatilist sondeerimist; 2 - sondeerimine tiivikute süsteemi abil, et testida pinnast pöörleva nihke suhtes; 3 - muldade katsetamine kruvitemplitega.
Kergeid sonde kasutav dünaamiline tuvastusmeetod võimaldab lahendada väga erinevaid probleeme nii liivasel kui ka savisel pinnasel. Sondeerimistulemuste põhjal on võimalik valemi abil arvutada pinnase tingimuslik dünaamiline takistus R d
R d = Аkφn/h (2.16)
Kus A - spetsiifiline helienergia, määratud vastavalt standardile GOST 19912-81; k- haamri löögi ja varraste elastse deformatsiooni ajal tekkivate energiakadude arvestuskoefitsient (ksõltub aktsepteeritud sondeerimisintervallidest ja paigaldustüübist); φ - koefitsient, mis võtab arvesse maapinnal varraste hõõrdumisest tingitud energiakadusid; h - sondi sukeldamise sügavus; p - haamrilöökide arv kautsjoni kohta.
Dünaamilise sondeerimise tulemuste põhjal on võimalik minimaalselt hinnata liivmuldade tihedust ja esmase lähendusega piiritleda tihendusvööndid pikaajalistest koormustest või lagunemistsoonid, kui koormus eemaldatakse või mis tahes negatiivne. tehnogeenne mõju. Lisaks saate valemi abil saada mudase savipinnase deformatsioonimooduli väärtuse E = 6r d . Muda-savi muldade tingliku arvestusliku takistuse (MPa) väärtus määratakse järgmiselt:
| R d | 1,0 | 3,0 | 5,0 | 7,0 |
| Ro | 0,1 | 0,25 | 0,4 | 0,55 |
Liivmuldade tugevus- ja deformatsiooniomaduste väärtused on kokku võetud tabelis. 2.14. Dünaamilised sondeerimisandmed võimaldavad hinnata liivade dünaamilist stabiilsust, mis on Peterburi spetsiifiliste tingimuste jaoks väga oluline, eriti selle aleuriivadest ja liivsavidest koosneva keskosa jaoks. Keskkonna pideva vibratsioonisaaste korral on võimalikud liiva veeldamise juhtumid käitatavate hoonete all.
Standardne sisehõõrdenurk (φ n ja standardne deformatsioonimoodul E n liivastel muldadel
Tabel 3.14
Võite kasutada indikaatorit N - standardlöökide arv, mis on vajalik sondi 10 cm sügavusele sukeldamiseks: N = 10 p/h.
Löökide arvu keskmine väärtus, kui sond on sukeldatud 10 cm sügavusele, saab leida Yu S. Mirenburgi ja L. N. Khrustalevi (1978) meetodil, kasutades graafikanalüütilist meetodit. Selle olemus seisneb selles, et diagrammi N pindala mullakihis vastab sondi sukeldamiseks kulutatud tööle. Seega, teades diagrammi S i ja hinnates selle pindala, võttes arvesse kihi h paksust, on võimalik saada väärtus N konkreetse valitud kihi kohta. Neid on erinevaid süsteeme töötlemine N , mis võimaldab antud usalduse tõenäosuse tingimustes järsult tõsta saadud karakteristikute usaldusväärsust.
Lisaks on kergete teisaldatavate dünaamiliste sondide ja virnastusvardade abil võimalik läbi vundamendi korpusesse puuritud aukude sondeerida rekonstrueeritavate hoonete aluspõhja pinnaseid.
Staatilist sondeerimist kasutatakse geotehniliste uuringute maailmapraktikas laialdaselt, peamiselt vaivundamentide kandevõime ennustamiseks.
Laskumata staatilise sondeerimise teooriasse (see on suure teadlaste rühma sõltumatute uuringute teema), märgime ära järgmised punktid, mis on iseloomulikud meetodi kasutamisele rekonstrueerimispraktikas:
Spetsiaalsete paigaldiste abil on võimalik läbi viia sondeerimist suure sügavusega, et määrata kindlaks tihedate kivimite (moreenide) katus, mis võib saada armeerimisvaiade aluseks;
Staatiline sondeerimine võimaldab tuvastada koostise ja seisundi poolest erinevate muldade piire;
Tundub olevat võimalik, uurides läbi võre aukude, määrata tegelik mullakindlus (lohistamine - q 3 ja hõõrdumine külgpinnal - f 3) ja õige kandevõime vaiad rekonstrueeritud hoonete aluses;
Vajadusel on võimalik fikseerida tihendatud tsoonid (joon. 2.19) ja hinnata pinnase lagunemise astet.
Nagu on näha joonisel fig. 2.19 teostatakse ka sondeerimine läbi olemasoleva vundamendi. Isegi see lihtsaim näide viitab võimalusele võtta arvesse pinnase tihenemise ja kõvenemise astet hoonete aluses. Tundub olevat võimalik hinnata pinnaste tugevus- ja deformatsiooniomadusi vundamendi lähedal ja vahetult aluse all oleva kokkusurutava paksuse sees.
 |
Katsetulemused on näidatud staatilistel sondeerimisgraafikutel (vt joonis 2.19, b) konjugeeritud sirgete segmentidena, mis iseloomustavad pinnase tihenemise-kõvenemise astet rekonstrueeritava vundamendi põhjas. Võimalik on eristada sarnase tihendusastmega tingimuslikke tsoone ja alamtsoone (/, // ja III).
Riis. 3.19. Rekonstrueeritud vundamentide aluspinna pinnaste katsetamine staatilise sondeerimisega: a - valitud tihendatud tsoonid; b - sondi testi tulemused
M.A. Solodukhin pakub välja “tehnilise silumise” meetodi, mis on ehituspraktikas üsna lihtne ja huvitav, eriti kui lahendatakse geotehnilisi probleeme hoonete rekonstrueerimiseks looduslikel alustel ja vaiadel. Näiteks saate seda tehnikat kasutades leida kogu külgtakistuse:
Q V n =Q V 3 +Нtgθ (2,17)
Q B 3 väärtus – kogutakistus piki katva kihi alust – leitakse avaldisest
Q V 3 = 
(2.18)
ja tanθ väärtus on valemi järgi
tgθ= 
(2.19)
kus n on Q B 3 aktsepteeritud väärtuste arv (joonis 2.20) vastavatel sügavustel H.
Viimase 15 aasta jooksul on graafikuid kasutatud enam kui 400 renoveeritava hoone uuringus. Geotehnilise prognoosi põhjal tehtud arvutusi kinnitasid hoonete välivaatluste pikaajalised andmed.
Riis. 2.21. Pinnase peamiste füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste näitajate sõltuvused vastupidavuse väärtustest kergete haamritega dünaamilisele sondeerimisele
sondid: a - suured ja keskmise suurusega liivad, olenemata niiskusest;
b - peened veega küllastunud liivad
Heliandmete töötlemine toimub personaalarvutitega töötamiseks mõeldud programmi "zond" abil. Programm on üsna lihtne ja ligipääsetav kasutamiseks disainiinstituutide ja -büroode uuringurühmade töös.
Sensoorsete meetodite teabesisaldus suureneb oluliselt keerukate ja võrdlevate uuringute puhul, mis põhinevad kalibreerimisel või tuvastusindikaatorite ning laboris proovidel määratud muldade füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste karakteristikute vaheliste korrelatsioonisõltuvuste kasutamisel. Igal juhul määratakse paralleelsete sondeerimisuuringute ja laboratoorsete testide tulemuste põhjal korrelatsioonisõltuvused konkreetse geneetilise tüübi muldadele.
Rakenduskogemus erinevaid meetodeid tuvastust, sh labasondidega, rekonstrueerimisobjektide uuringute tegemiseks kasutati kasutuses olevate hoonete vundamentide uurimise eritehnika väljatöötamisel. kaua aega Stabiliseeritud vundamendid, mis koosnevad Peterburile iseloomulikest, madala tugevusomadustega, veega küllastunud, tugevalt kokkusurutavatest pinnastest (joon. 2.22).
Tehnika näeb ette, et mulla struktuuris puuduvad tsementatsiooni- ja kristallisatsioonisidemed ning aleuriitsete muldade sidususe määravad vaid tiksotroopse iseloomuga molekulaarsed vesikolloidsed sidemed.
Ehitiste rekonstrueerimisel erinevate probleemide lahendamiseks on vaja analüüsida pinnase deformatsiooni olemust koormuse all. Olemasolevate keldrite kitsastes tingimustes osutusid kõige lootustandvamaks kruvistantsid. Need võimaldasid teha kindlaks muldade deformatsiooniomadused hoonete alustel olemasolevate vundamentide vahetus läheduses.
S. N. Sotnikovi ja V. N. Brazhniku projekteeritud kruvitempli kasutamine võimaldas kindlaks teha pinnase deformatsiooniomadused konkreetsetes rekonstrueerimiskohtades geotehnilise prognoosi jaoks, mis on seotud olulise pealisehitusega. Lisaks oli võimalik simuleerida erinevate peale- ja mahalaadimisrežiimidega seotud olukordi.
Erinevate rekonstrueeritavate objektide hulgast valiti välja iseloomulik, mis pidi lahendama terve rea probleeme:
Suurenenud koormus olemasolevatele vundamentidele kavandatava 2-korruselise juurdeehituse tõttu;
Sisehoovi kõrvalhoonete demonteerimine koos mitmekorruselise hosteli (hotelli) ehitamisega olemasolevatele vundamentidele;
Laiendus spordikompleks universaaliga jõusaal;
Olemasolevate keldrite süvendamine.
Katsekoht asus Nevski linnaosas Sedova tänaval, 55. Keldrist tehti katsed kruvitemplitega, mis välistasid ilmastikuolude mõju. Põrandapinna tase oli 0,9 m kõrgusel aluspinnast riba vundament välisseinte all.
Plats koosneb 1,0 m sügavuselt kihilistest kollastest alearmutest, tulekindlatest liivsavitest ning 3,6 m sügavusest halli savi- ja plastilise liivsavi kihtidega. Selle kihi paksus ulatus 4,0 m-ni. Allpool olid liustiku ladestused, mida esindasid mudahallid tulekindlad liivsavi haruldase peene kruusaga. Kaevude ja puurkaevude kaevamise käigus valiti monoliidid, mis võimaldasid määrata pinnase peamised füüsikalised ja mehaanilised omadused. Insenergeoloogiliste tingimuste analüüsimisel ilmnes vajadus teha muuhulgas templikatsetusi. Kasutatud kruvistants koosnes tsentraalsest tünnist, labast, laadimisplatvormist ja võrdlussüsteemist. Tera läbimõõt on 3,6 cm, mis vastab stantsi pindalale 1000 cm 2 .
Pinnase vertikaalsete liikumiste mõõtmiseks piki vundamendi sügavust kasutati sügavusmärke (joon. 2.23). Need on 60 mm pikkune terava otsaga varras, mille läbimõõt on 35 mm. Templid uputati pärast templi kruvimist. Testide käigus koostati traditsioonilised koormuse-seadistusgraafikud (joonis 2.24).
Pinnase deformatsioonimoodul 0,9 m sügavusel (vundamendi sügavus) oli 1,7 MPa ja 2,2 m sügavusel - 1,6 MPa. Pööratavate deformatsioonide osakaal suurenes sügavusega: ülemise horisondi katsete ajal oli see 13%, alumisel horisondil umbes 30%.
 |
Riis. 2.23. Paigutusskeem Joon. 2.24. Deformatsiooni sõltuvus
sügavusjäljed vundamendimuldade kruvitemplil survest
(kruvi stantsi test) sisse
sügavus 1,1 m (1) ja 2,2 m (2)
Kruvitempel võimaldas tuvastada rekonstrueeritava vundamendi läheduses olevate pinnaste deformatsioonikarakteristikute väärtuse ning prognoosida hoone rekonstrueerimisjärgset vajumist. Kavandatava metoodika abil arvutati välja ka hoonete asulad pärast kavandatud uute müüride ehitamist vanadele vundamentidele.
Seega on kruvitempel multifunktsionaalne ja võimaldab koos teiste põllupinnase katsemeetoditega lahendada väga erinevaid rekonstrueerimisprobleeme, suurendades geotehnilise süsteemi infosisu.
Nagu on näidanud aastatepikkune rekonstrueerimispraktika pehmetel muldadel, suurendab kirjeldatud metoodika kasutamine arvuliste arvutuste usaldusväärsust ja võimaldab täiustada vundamentide rekonstrueerimise tehnoloogilisi meetodeid.
3. MULLA MEHAANILISED MUDELID JA Vundamendi ARVUTAMISE MEETODID
Vaatleme näiteks ekstsentriliselt koormatud iseseisva vundamendi arvutamist (vt diagrammi peamiste aktsepteeritud tähistega).
Kõik piki vundamendi serva mõjuvad jõud taandatakse kolmeks komponendiks vundamendi aluse tasapinnas N, T, M.
Arvutustoimingud tehakse järgmises järjestuses:
1. Määrake komponendid N, T, M, mida saab kirjutada üldine juhtum Kuidas:
2. Olles määranud vundamendi mõõtmed, nagu tsentraalselt koormatud vundamendi puhul - (I lähend) ja teades selle pindala - A, leiame selle servapinged P max, min. (Eeldame, et vundament on nihke jaoks stabiilne).
Painutamisega kokkusurutavate konstruktsioonide materjalide vastupidavuse põhjal on teada, et: 
Ristkülikukujulise vundamendi jaoks võib talla kirjutada:
Seejärel, asendades aktsepteeritud märge tugevuse valemiga, saame:
Kus ℓ on vundamendi suurem suurus (vundamendi külg, mille tasapinnal moment mõjub).
- arvutusandmetele tuginedes ei ole keeruline konstrueerida vundamendi aluse all olevate kontaktpingete diagramme, mis on üldjuhul skeemil ära toodud.
SNiP kohaselt on servapingete väärtustele kehtestatud piirangud:
- P min / P max ≥ 0,25 - kraana koormuse juuresolekul.
- P min / P max ≥ 0 - kõikidele vundamentidele, s.t. talla ärarebimine on vastuvõetamatu.
Graafilisel kujul ei võimalda need pingepiirangud ekstsentriliselt koormatud vundamendi (1, 2) aluse all kasutada diagrammil näidatud kahte viimast kontaktpingete diagrammi. Sellistel juhtudel on vaja vundamendi ümberarvutamist koos selle mõõtmete muutmisega.
Tuleb märkida, et R määratakse lähtuvalt plastse deformatsioonitsoonide kujunemise tingimustest mõlemal pool vundamenti, samas kui ekstsentrilisuse (e) olemasolul tekivad ühel küljel plastsed deformatsioonid. Seetõttu kehtestatakse kolmas piirang:
- P max ≤1,2R – samas kui P av ≤ R.
Kui vundamendi alus on ära rebitud, s.o. Р min< 0, то такие условия работы основания не допустимы (см. нижний рисунок). В этом случае рекомендуется уменьшить эксцентриситет методом проектирования несимметричного фундамента (смещение подошвы фундамента).
Sektsioonid
Selle peatüki alaline aadress: website/learning/basesandfoundations/Open.aspx?id=Chapter3
