Delist.ru

Исследование напряженно-деформированного состояния маловлажного песчаного грунта вокруг свай-РИТ (29.05.2007)

Автор: Буданов Алексей Александрович

Модуль общей деформации грунта Е0 с каждым ЭВ увеличивается, приближаясь к модулю разгрузки – возрастает упругость грунта. В опытах с рыхлым песком Е0 изменился с 8…10МПа до 40МПа. При РИО с фиксированной энергией, накапливаемой в ГИТ, изменение модуля деформации следует рассматривать как функцию минимум двух аргументов: расстояния до центра ЭВ и числа циклов нагружения.

) с удалением от центра ЭВ. Построенные по данным

(рис. 8) в исследуемом диапазоне

могут быть аппроксимированы следующей зависимостью

- радиус второго пикового значения плотности; K1, K2, m1, m2 – эмпирические коэффициенты.

Рис. 8. Изменение объемной деформации песка ?d c относительным расстоянием.

Среднюю плотность грунта в ЗУ можно определить из выражения

- по ф-ле 2.

Изменение напряженного состояния грунта при динамическом воздействии свидетельствовало о непостоянстве амплитуд давления ЭВ, достигающем 50% между отдельными максимумами в серии последовательных ЭВ (рис. 9а). Скорость фронта “взрывной” волны, за границей скважины и далее в песке быстро снижалась до 150…180м/с, что согласуется с данными взрывов микро зарядов ВВ в маловлажных песках.

Закономерность распространения давлений “взрывной” волны (рис. 9б) с расстоянием от очага одиночного ЭВ может быть описана зависимостью

– расстояние от центра ЭВ.

После каждого ЭВ фиксировалось изменение (накопление) остаточных радиальных напряжений, которое носило затухающий характер. Датчики находящиеся ближе к источнику возмущений фиксировали более значительные изменения остаточного напряженного состояния (рис. 9в).

Замеры радиальных напряжений после РИО показали их стабилизацию после незначительной релаксации за первые часы (рис. 9г). Можно считать, что радиальные обжимающие напряжения практически не релаксируют, сохраняя избыточное (по отношению к природному) напряженное состояние – достигаемый эффект является необратимым. Остаточные напряжения в грунте с удалением от центра ЭВ изменяются по гиперболической зависимости с максимумом на границе свая-РИТ–грунт.

Рис. 9. Напряженное состояние маловлажного песчаного грунта при изготовлении свай-РИТ. а) – Осциллограммы давлений 5-ти последовательных ЭВ в точке, удаленной на 0,3м от центра РИО. б) Кривые изменения давления на фронте “взрывной” волны в зависимости от расстояния до центра ЭВ (W0=10,8кДж). в) – Накопление остаточных радиальных напряжений в песчаном грунте вокруг сваи-РИТ в зависимости от числа ЭВ. г) – Изменение радиальных напряжений в грунте после РИО сваи-РИТ.

Зафиксированные размеры ЗУ и зон изменения НДС грунта во всех экспериментах, независимо от параметров и количества ЭВ, оказались пропорциональны размерам УКП, что подтверждает правильность высказанных гипотез о распространении принципов теории пропорциональности и подобия их размеров размерам УКП.

Зная объем (радиус) УКП и коэффициент пропорциональности (для данного вида грунта), независимо от параметров ЭВ и их количества, можно определять размеры ЗУ и зоны изменения НДС грунта вокруг КУ сваи-РИТ. Объем УКП определяется суммированием объемов КП единичных ЭВ, и соответствует объему бетонной смеси осевшей в скважине.

Пятая глава посвящена практическому применению результатов исследований: совершенствованию метода расчета НС висячих свай-РИТ по грунту на вдавливающую нагрузку; опытно-промышленному применению методики расчета при проектировании и строительстве СФ реальных объектов в Москве; предложены пути дальнейших исследований преобразования и возможности управления формированием НДС не только песков, но и других грунтов, а также излагается необходимость разработки методики расчета НС свай-РИТ по данным статического и динамического зондирования.

Зная диаметр поперечного сечения скважины заполненной бетоном ds и задаваясь требуемым диаметром УКП (см. условие 3), решая обратную задачу, получим величину осадки бетонной смеси в устье скважины в результате РИО грунта (после N ЭВ) в нижнем конце сваи-РИТ, при которой будет достигнуто НДС грунта, аналогичное НДС в основании забивной сваи

При снижении уровня бетонной смеси в устье скважины (в результате РИО грунта в нижнем конце сваи-РИТ) не менее величины, определенной по (8), НС грунта под нижним концом висячей сваи-РИТ может быть вычислена по

и изменить НДС в зонах большего размера, чем у забивной сваи. Данное преимущество свай-РИТ перед забивными позволяет наиболее полно использовать НС грунта.

(радиусу, см. ф-лу 2).

установлены опытным путем в зависимости от бурового диаметра сваи, вида и разновидности грунта (приведены в ТР 50-180-06).

, как для свай с КУ. Периметр поперечного сечения сваи-РИТ в зоне РИО определяется исходя из среднего значения диаметров поперечного сечения dij ствола сваи в i-том слое грунта с учетом n j-тых КУ.

Рассчитанная по такому принципу НС свай-РИТ приближается к данным, полученным при их контрольных испытаниях вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-94, с запасом 15…20%.

При устройстве СФ под высотный дом (h=120м) на пр-те Вернадского-37, за счет использования предложенной методики, разместили 899 свай-РИТ d=300мм в фундаментной плите площадью 1570м2 и заменили запроектированные ранее сваи d=1м. Деформации здания массой 128000т стабилизировались за 2 года, при равномерной осадке менее 40мм. Эффективность применения свай-РИТ на этом объекте превысила 200млн. руб.

В Семеновском пер.-21 на сваях-РИТ, рассчитанных по предложенной методике, возведено первое высотное (35-ти этажное) здание по программе “Новое кольцо Москвы”.

Предложенный метод определения НС свай-РИТ, использующий проверенную практикой существующую нормативную базу, вошел в Технические рекомендации по проектированию и устройству свай-РИТ (ТР 50- 180-06), утвержденных Руководителем департамента градостроительной политики развития и реконструкции Москвы (приказ №96 от 6 мая 2006 г).

Следует отметить, что наблюдается эффект увеличения НС свай-РИТ по грунту во времени. Сваи-РИТ под жилой комплекс на ул. Профсоюзная -64, испытанные через месяц после изготовления вдавливающей нагрузкой 196т показали осадку около 7,8 и 9,6мм. Строительство было остановлено и при испытаниях нагрузкой 240 и 260т через 8 месяцев на том же объекте сваи-РИТ имели осадку 6,1 и 5,3мм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Высокая НС свай-РИТ по грунту (до 200т и более при буровом диаметре скважины 320мм), обусловлена изменением НДС грунта вокруг зон РИО. Рост КУ ствола сваи-РИТ, накопление остаточных деформаций в грунте и увеличение радиальных напряжений, обжимающих ствол сваи, определяет увеличивающийся с каждым ЭВ размер УКП.

Объем УКП зависит от параметров и числа ЭВ, является интегральной характеристикой РИО грунта при изготовлении свай-РИТ, вычисляется путем суммирования объемов единичных КП, образующихся при каждом ЭВ.

В маловлажных песчаных грунтах, напряжения и деформации затухают по гиперболическим зависимостям с увеличением расстояния от центра ЭВ. Характер кривых, отражающих накопление пластических деформаций, одинаков как для разноудаленных точек, так и для песков различной крупности. Сформированное поле избыточных радиальных напряжений в грунте вокруг КУ сваи-РИТ практически не релаксирует, сохраняя избыточное (по отношению к природному) напряженное состояние грунта, то есть достигаемый эффект является необратимым.

В исследуемом диапазоне энергий размеры ЗУ и зон изменения НДС маловлажных песчаных грунтов вокруг КУ свай-РИТ, независимо от параметров и количества ЭВ сохраняют пропорциональность (геометрическое подобие) размерам УКП, формируемой серией ЭВ на данный момент, то есть размеры зон являются функцией объема УКП.

, и практически сопоставимо с уплотнением песка при погружении забивной сваи, где размеры ЗУ принимают равными 3,0 диаметрам сваи (3dzs).

В результате управляемой РИО нижнего конца сваи-РИТ до достижения диаметра УКП не менее диаметра забивной сваи, вокруг КУ формируются ЗУ, а также зоны деформаций и изменения напряжений, конгруэнтные соответствующим зонам деформаций и напряжений у нижнего конца забивной сваи. Критерием оценки служит величина осадки бетонной смеси в устье скважины, превышающая 2/3 диаметра скважины.

При выполнении приведенного выше условия, для предварительных расчетов НС грунта под нижним концом сваи-РИТ можно использовать расчетные сопротивления грунта R, принятые под нижним концом забивной сваи (по табл.7.1 СП 50-102-2003 или табл.1 СНиП 2.02.01-85), установлены пределы применимости этого положения.

Рассчитанная с помощью данной методики НС свай-РИТ значительно точнее приближается к данным, полученным при их контрольных испытаниях вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-94, с запасом до 15…20%, что позволяет значительно снизить нерациональный расход ресурсов при их изготовлении.

Результаты испытаний свай с интервалом в 8 месяцев также свидетельствуют о практическом отсутствии релаксации грунта вокруг КУ свай-РИТ, доведенного путем РИО до упруго-уплотненного состояния, и доказывают прирост НС свай-РИТ по грунту во времени. Данный пример, наряду с другими подтверждает эффективность применения свай-РИТ в основании зданий повышенной этажности.

Опыт применения свай-РИТ и выполненные исследования по взаимодействию свай-РИТ с окружающим грунтом, позволили разработать Технические рекомендации по проектированию и устройству свай-РИТ для зданий повышенной этажности и сооружений 1-го (повышенного) уровня ответственности – ТР 50-180-06 (утверждены Правительством Москвы 6 мая

Разработано новое конструктивное решение узла соединения секций арматурных каркасов свай, работающих на сжатие (патент РФ на полезную модель № 51639 – в соавторстве).

загрузка...