ВЛИЯНИЕ ВТОРИЧНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА ОСАДКУ ОСНОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Булгаков Алексей Григорьевич, Завалишин Евгений Васильевич, Харченко Алексей Игоревич, Дубракова Ксения Олеговна, Белозерова Юлия Сергеевна
В данной статье рассматривается вопрос влияния вторичного нагружения при расчете осадки основания. Согласно своду правил, при расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается не учитывать второе слагаемое, которое отражает влияние вторичного нагружения . Данное допущение не всегда может быть применено при проведении расчетов осадки фундаментов, так как при определенных условиях степень влияния вторичного нагружения может оказаться существенной. При исследовании влияния второго слагаемого на осадку основания фундамента была проанализирована совокупность методов, включающая в себя изучение литературы по рассматриваемому вопросу, аналитические и экспериментальные исследования. В результате работы была изучена степень влияния и установлена зависимость осадки основания от напряжения по вторичной ветви нагружений при расчете осадки основания методом послойного суммирования .
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Булгаков Алексей Григорьевич, Завалишин Евгений Васильевич, Харченко Алексей Игоревич, Дубракова Ксения Олеговна, Белозерова Юлия Сергеевна
Расчет осадки основания комбинированных плитно-свайных фундаментов при циклическом нагружении
Результаты исследования несущей способности основания ленточного фундамента
Экспериментальное изучение работы песчаного основания двух штампов при их раздвижке
Численные исследования осадок оснований глубоких фундаментов высотных зданий
Полевые испытания комбинированного плитно-свайного фундамента при циклическом нагружении
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
THE EFFECT OF SECONDARY LOADING ON THE BASE SEDIMENT
This article considers the question of the influence of secondary loading in the calculation of the precipitation of the base. According to the set of rules, when calculating the precipitation of foundations erected in pits with a depth of less than 5 m, it is allowed not to take into account the second term, which reflects the influence of secondary loading. This assumption cannot always be applied when calculating the precipitation of foundations, since under certain conditions the degree of influence of secondary loading may be significant. During the study of the influence of the second term on the foundationsediment, a set of methods was analyzed, including the literature, analytical and experimental studies. As a result of the work, the degree of influence was studied and the dependence of the base precipitation on the stress along the secondary branch of loading was established when calculating the base precipitation by layer-by-layer summation.
Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ВТОРИЧНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА ОСАДКУ ОСНОВАНИЯ»
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
Научная статья УДК 69
ГРНТИ: 67. Строительство и архитектура
ВАК: 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения,
2.1.9. Строительная механика
ВЛИЯНИЕ ВТОРИЧНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА ОСАДКУ ОСНОВАНИЯ
БУЛГАКОВ Алексей Григорьевич, доктор технических наук, профессор кафедры строительных материалов и технологий Юго-Западный государственный университет
(305040, Россия, Курск, ул. 50 лет Октября, 94, e-mail: agi.bulgakov@mail.ru)
ЗАВАЛИШИН Евгений Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной и компьютерной графики Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (430005, Россия, Саранск, ул. Большевистская, 68, e-mail: evaz@mail.ru)
ХАРЧЕНКО Алексей Игоревич, кандидат технических наук, заместитель генерального директора
ООО «Научно-инженерный центр подземных сооружений», (Россия, Москва)
ДУБРАКОВА Ксения Олеговна, кандидат технических наук ОБУ «Проектный институт гражданского строительства, планировки и застройки городов и поселков «Курскгражданпроект» (Россия, Курск)
БЕЛОЗЕРОВА Юлия Сергеевна, студентка, кафедра промышленного и гражданского строительства Юго-Западный государственный университет (305040, Россия, Курск, ул. 50 лет Октября, 94)
Аннотация. В данной статье рассматривается вопрос влияния вторичного нагружения при расчете осадки основания. Согласно своду правил, при расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается не учитывать второе слагаемое, которое отражает влияние вторичного нагружения. Данное допущение не всегда может быть применено при проведении расчетов осадки фундаментов, так как при определенных условиях степень влияния вторичного нагружения может оказаться существенной. При исследовании влияния второго слагаемого на осадку основания фундамента была проанализирована совокупность методов, включающая в себя изучение литературы по рассматриваемому вопросу, аналитические и экспериментальные исследования. В результате работы была изучена степень влияния и установлена зависимость осадки основания от напряжения по вторичной ветви нагружений при расчете осадки основания методом послойного суммирования.
Ключевые слова: осадка, метод послойного суммирования, вторичное нагружение, основание зданий, система «здание-основание»
Для цитирования: Влияние вторичного нагружения на осадку основания / А.Г. Булгаков, Е.В. Завалишин, А.И. Харченко, К.О. Дубракова, Ю.С. Белозерова // Эксперт: теория и практика. 2022. № 2 (17). С. 17-20. doi:10.51608/26867818_2022_2_17.
© Авторы 2022 SPIN: 7984-8836 AuthorID: 281778
SPIN: 8036-3974 AuthorID: 160962
SPIN: 5138-4589 AuthorID: 679071
Технические науки. Строительство и архитектура
THE EFFECT OF SECONDARY LOADING ON THE BASE SEDIMENT
© The Author(s) 2022 BULGAKOV Aleksey Grigorievich, Doctor of Technical Sciences,
Professor of the Department of Building Materials and Technologies
Southwestern State University
(305040, Russia, Kursk, st. 50 years of October, 94)
ZAVALISHIN Evgeny Vasilievich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Engineering and Computer Graphics Mordovian State University N.P. Ogaryova
(430005, Russia, Saransk, Bolshevistskaya st., 68, e-mail: evaz@mail.ru)
KHARCHENKO Aleksey Igorevich, Candidate of Technical Sciences, Deputy General Director
LLC Scientific and Engineering Center for Underground Structures, (Russia Moscow)
DUBRAKOVA Ksenia Olegovna, Candidate of Technical Sciences OBU «Design Institute of Civil Engineering, Planning and Development cities and towns «Kurskgrazhdanproekt» (Russia, Kursk)
BELOZEROVA Yulia Sergeevna, student, Department of Industrial and Civil Engineering Southwestern State University (305040, Russia, Kursk, st. 50 years of October, 94)
Annotation. This article considers the question of the influence of secondary loading in the calculation of the precipitation of the base. According to the set of rules, when calculating the precipitation of foundations erected in pits with a depth of less than 5 m, it is allowed not to take into account the second term, which reflects the influence of secondary loading. This assumption cannot always be applied when calculating the precipitation of foundations, since under certain conditions the degree of influence of secondary loading may be significant. During the study of the influence of the second term on the foundation sediment, a set of methods was analyzed, including the literature, analytical and experimental studies. As a result of the work, the degree of influence was studied and the dependence of the base precipitation on the stress along the secondary branch of loading was established when calculating the base precipitation by layer-by-layer summation.
Keywords: sediment, layer-by-layer summation method, secondary loading, foundation of buildings, «building-base» system
For citation: The effect of secondary loading on the base sediment / A.G. Bulgakov, E.V. Zavalishin, A.I. Kharchenko, K.O. Du-brakova, Yu.S. Belozerova // Expert: theory and practice. 2022. No. 2 (17). Pp. 17-20. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2022_2_17.
Введение. Основной задачей фундаментов как строительных конструкций является передача усилий, действующих на здание или сооружение, в том числе и собственный вес, на грунты основания, которые в большинстве случаев являются слабым природным материалом по сравнению с материалом конструкций здания.
Под действием нагрузок грунт в основном работает на сжатие и на сдвиг, что приводит к деформациям оснований и осадкам зданий. Одной из важнейших задач на стадии проектирования является оценка осадки фундамента на сжимаемых основаниях. Осадку основания здания или сооружения можно определить различными методами, достоверность и степень точности которых определяется соответствием применяемых в
них расчетных схем и предпосылок действительным условиям работы грунтов.
В ходе работы предложена методика расчета, позволяющая определить степень влияния осадки основания от напряжения по вторичной ветви нагру-жений при расчете осадки основания по методу послойного суммирования.
Методы. Согласно СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», осадка основания фундамента, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства вычисляется методом послойного суммирования по формуле (1):
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
где ß — безразмерный коэффициент, равный 0,8; Ozpj — среднее значение вертикального нормального напряжения (далее — вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;
hi — толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; Ei — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения;
Ozyj — среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта;
Ee,i — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения; n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Однако, в соответствии с п. 5.6.34 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» при расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (1) не учитывать второе слагаемое, отвечающее за влияние вторичного нагружения.
Данное допущение стоит применять не во всех случаях, поскольку при определенных условиях влияние вторичного нагружения на осадку основания может оказаться значительным.
Результаты. Для изучения влияния вторичного нагружения на осадку основания найдем отношение осадки основания фундамента с учетом второго слагаемого (Sa) к осадке (S), при условии, что среднее давление под подошвой фундамента меньше или равно вертикальному напряжению от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (p<5zgo)-
При отсутствии опытных определений модуля деформации для сооружений геотехнических категорий 1 и 2 допускается принимать Ee=5E.
Вертикальные напряжения от внешней нагрузки рассчитываем по формуле 5zP = aP.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта рассчитываем по формуле 5zy = aSzgo, где 5zgo = y’d. Получаем, что 5zy = a y’d.
Обозначим отношение осадки от первичного нагружения ко вторичному переменной § и подставим формулы вертикальных напряжений:
5(5гр -5гу) 5(aP-ay’d) _
Для построения зависимости отношения осадки от первичной нагрузки ко вторичной § к давлению под подошвой фундамента Р примем в произвольном отношении удельный вес и глубину заложения грунта. Для дальнейших расчетов найдем произведение удельного веса и глубины заложения грунта и сведем заданные значения в таблицу 1.
Таблица 1. Произвольные значения удельного веса и глубины заложения фундамента
n у’, кг/м3 d, м y’d, кг/м2
Используя данные, приведенные в таблице 1, применяя формулу (2), проводим численные исследования зависимости отношения осадки от первичного нагружения к осадке, вызванной вторичным нагружением, от давления под подошвой фундамента, глубины заложения и физических характеристик грунта. Результаты указанных исследований представлены графически на рисунке 1.
Возьмем границы удельного веса грунта у’ в пределах от 12 до 20 кг/м3, границы глубины заложения грунта Ь в пределах от 0,6 до 5,0 м.
Давление под подошвой фундамента (Р)
Рис. 1. Зависимость осадки от первичного нагружения к осадке от вторичного при различном давлении под подошвой фундамента
Определим степень влияния удельного веса и глубины заложения фундамента от давления под подошвой фундамента, по формуле (3)
Технические науки. Строительство и архитектура
На основе полученных данных построим график степени влияния удельного веса грунта и глубины заложения фундамента от давления под подошвой фундамента.
Рис. 2. Отношение осадки от вторичного нагружения к осадке от первичного при различных механических характеристиках грунта и глубины заложения фундамента
Если принять в качестве гипотезы утверждение о том, что изменением деформаций основания в пределах одного процента допустимо пренебречь, то в рамках отношения осадок от вторичного к первичному нагружениям равным 0,01 второе слагаемое в формуле (2) можно не учитывать. При этом на основе проведенных численных исследования определено:
— при давлении Р=50^150 кПа осадка от вторичного нагружения превышает 1% при любых значениях удельного веса грунта у’ и глубины заложения фундамента ё;
— при давлении Р= 150^250 кПа осадка от вторичного нагружения не превышает 1% при значениях удельного веса грунта в границах у’ = 12^15,2 кг/м3 и глубины заложения фундамента ё = 0,6 м;
— при давлении Р= 250^500 кПа осадка от вторичного нагружения не превышает 1% при значениях
удельного веса грунта в границах у’ = 12^15,2 кг/м3 пропорционально глубине заложения фундамента в границах d = 1,4^0,6 м.
Согласно полученным данным произведен анализ результатов и сформированы соответствующие выводы.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Выводы. По результатам анализа проведенных численных исследований можно сделать вывод о том, что необходимость учета осадки основания от напряжений, относящихся ко вторичной ветви нагружения, допустимо соотносить с произведением глубины заложения фундамента и плотностью грунта, залегающего выше подошвы его подошвы. При этом необходимо отдельно установить проценты деформаций основания, которыми допустимо пренебречь.
1. Ахлюстин О.Е. Закономерности изменчивости физико-механических свойств просадочных грунтов Анапского район Краснодарского края: автореф. дис. к.геол.-мин.н. — Екатеринбург, 2013.
2. Барановский А.Г. Изменение физико-механических свойств элювиальных глинистых грунтов под влиянием техногенных факторов // Анализ, прогноз и управление природными рисками в современном мире. 2015. С. 92-97.
3. Болдырев, Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса / Г.Г. Болдырев. -Пенза: ПГУАС, 2014. — 696 с.
4. Бочарова, М.А. Предложения по усовершенствованию расчета осадок фундаментов, учитывающие анизотропные свойства грунтов / Бочарова М.А. // Вестник научных конференций. — Тамбов: Изд-во: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2016. С. 22-25.
5. Дубракова, К.О. Изменение физико-механических характеристик грунта эксплуатируемого основания / К.О. Дубракова, О.И. Куценко, И.Н. Карцев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. №3. С. 54-64.
6. Дубракова, К.О. Устойчивость рамно-стержне-вых конструктивных систем на просадочных грунтах / К.О. Дубракова, С.В. Дубраков, И.В. Завалиши // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. №5 (23). С. 117-128.
7. Калугин П.И., Пятигор Д.А. Особенности работы грунтов оснований фундаментов после реконструкции зданий // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. №1. С. 60-64.
8. Ширяева, М.П. Классификация моделей грунтового основания/ М,П. Ширяева, Е.А. Кривонос // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2014. С. 18-25.
9. Ильичев В.А., Мангушев Р.А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения -М.: АСВ, 2016.
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила в редакцию 10.03.2022; одобрена после рецензирования 22.03.2022; принята к публикации 22.03.2022.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
The article was submitted 10.03.2022; approved after reviewing 22.03.2022; accepted for publication 22.03.2022.
Модуль деформации грунта по ветви вторичного загружения
Модуль деформации грунта по ветви вторичного загружения. Что это? и где взять?
Встречается в СП 50-101-2004 в формуле 5.14, 5.17 при расчете осадки.
Последний раз редактировалось Кулик Алексей aka kpblc, 25.09.2008 в 00:59 .
Просмотров: 54359
Регистрация: 20.07.2007
Сообщений: 2,936
Посмотрите пункт 5.5.31 примечание 1 данного СП
Регистрация: 21.11.2005
Сообщений: 31
мне не подходит. у меня I уровень ответственности. Да и потом 5-ть меня смущает.
Геотехника. Теория и практика
Регистрация: 31.08.2007
Сообщений: 2,657
Сообщение от Миронов Р
Модуль деформации грунта по ветви вторичного загружения. Что это?
При устройстве фундаментов в котлованах глубиной более 5м от поверхности нормы проектирования предусматривают учет разуплотнения грунта в пределах сжимаемой толщи, происходящего вследствие снятия природного давления на уровне дна котлована. На графике «нагрузка-осадка» это ветвь разгрузки и она характеризует упругую составляющую общей деформации грунта.
В процессе строительства деформации основания будут происходить по вторичной ветви нагружения, т.е. будут «выбираться» деформации разуплотнения, что и учитывается вторым слагаемым в ф-ле 5.14 СП.
Для зданий и сооружений I уровня ответственности модуль деформации по вторичной ветви нагружения определяется дополнительными исследованиями и если таких данных в отчетах по результатам изысканий нет, то придется их заказывать. Для геологов это не представляет особых проблем — модуль вторичной ветви может быть определен по результатам компрессионных испытаний. Не редко его определяют одновременно с определением модуля общей деформации грунта.
При неглубоих (до 5-ти метров) котлованах, учитывая, что модуль по вторичной ветви имеет значительную величину, разуплотнение грунта можно не учитывать.
Регистрация: 23.09.2008
Сообщений: 35
посмотрите статью Федоровского и Безволева о выборе модели основания для расчета плит
Основания и фундаменты, геотехнологии
Регистрация: 02.04.2006
Ростов-на-Дону
Сообщений: 649
Как здорово, что есть AMS на этом форуме!
Не забываем его благодарить. Спасибо, от себя и от народа.
Призываю модераторов как-то отметить его заслуги на форуме. Уровень геотехники на форуме поднят им на высшую планку.
Динозавр на пенсии
Регистрация: 23.03.2005
Сообщений: 932
| Как здорово, что есть AMS на этом форуме! Не забываем его благодарить. Спасибо, от себя и от народа. |
Да, в действительности, большое-большое спасибо AMS за его развернутые ответы, за желание делиться своими знаниями по геотехнике.
Но уважаемый alektich, и Вам не стоит умолять свои заслуги, свой опыт.
Искренне: спасибо!
__________________
Динозавр здравого смысла.
Геотехника. Теория и практика
Регистрация: 31.08.2007
Сообщений: 2,657
alektich, Pete спасибо за комплименты, но есть еще и Константин Шашкин, Топос2, Гест, _ОЛЕГ_ и безусловно скромный здесь, на форуме профессионал Гоша — жаль только, что его научное направление по мерзлотоведению и строительству на вечномерзлых грунтах практически вымерло, как в свое время вымерли мамонты.
Регистрация: 21.11.2005
Сообщений: 31
Спасибо, ВСЕМ огромное. ПОМОГЛИ. Со знанием дела!
Регистрация: 21.11.2005
Сообщений: 31
[quote=AMS;289305] . Для геологов это не представляет особых проблем — модуль вторичной ветви может быть определен по результатам компрессионных испытаний. .
У меня есть комрессионные испытания, но там только глины и суглинки, про пески нет ничего, а у меня подстилающий слой под ФП — пески мощностью порядка 15м, потом чуть суглинков и опять метров 15 песков. Мне не додали данных, или с песками др. история.
Регистрация: 03.03.2005
Забайкалье
Сообщений: 791
AMS , в мерзлоте много чего сохраняется..)))))). для потомков.
к тому же, водку тоже- лучше пить охлажденной.
От себя- всегда приятно разговаривать с Мастерами.
__________________
Время разбрасывать камни. время собирать.
Регистрация: 18.03.2005
Сообщений: 1,641
Сообщение от AMS
При устройстве фундаментов в котлованах глубиной более 5м от поверхности нормы проектирования предусматривают учет разуплотнения грунта в пределах сжимаемой толщи, происходящего вследствие снятия природного давления на уровне дна котлована.
.
Вопрос несколько другого плана:
1. Меняется ли модуль деформации грунта (для определенного типа) в зависимости от глубины залегания?
Я понимаю это так: размерность Е в [т/м2], с другой стороны — это частное от деления напряжения на отн. деформацию Е=sigma/epsel (извиняюсь за вольность трактовки). Так вот, sigma с глубиной возрастает за счет природного давления, логично так же и возрастание модуля деформации? Или я заблуждаюсь?
2. Если не заблуждаюсь, то формулы определения осадки с учетом послойного суммирования по СНиПу некорректны.
3. И далее, при моделировании модели упругого основания, С1 и С2 требуют тоже корректировок.
__________________
В поисках истины приходится напрягаться
Регистрация: 03.03.2005
Забайкалье
Сообщений: 791
Вроде как Е определяется в ходе натурных (штамповых) и лабораторных (компрессионных) исследований.
В том и другом случае до иследования задается нагрузка стабилизации (опять же-вольная трактовка) соответствующая глубине проведения исследований.
Уважаемый AMS поправит.
__________________
Время разбрасывать камни. время собирать.
Регистрация: 18.03.2005
Сообщений: 1,641
Жаль, тема забуксовала:
http://dwg.ru/f/showthread.php?t=7860
__________________
В поисках истины приходится напрягаться
Сообщений: n/a
Сообщение от EUDGEN
Вопрос несколько другого плана:
1. Меняется ли модуль деформации грунта (для определенного типа) в зависимости от глубины залегания?
Я понимаю это так: размерность Е в [т/м2], с другой стороны — это частное от деления напряжения на отн. деформацию Е=sigma/epsel (извиняюсь за вольность трактовки). Так вот, sigma с глубиной возрастает за счет природного давления, логично так же и возрастание модуля деформации? Или я заблуждаюсь?
2. Если не заблуждаюсь, то формулы определения осадки с учетом послойного суммирования по СНиПу некорректны.
3. И далее, при моделировании модели упругого основания, С1 и С2 требуют тоже корректировок.
1. Если смотреть с научной точки зрения, то Е однородного грунта разный на различных глубинах. С инженерной точки зрения эти изменения не столь велики для более и менее стандартных условий, чтобы учитывать их в расчетах.
2. Формулы СНиПа косвенно конечно, но учитывают это явление, тем что в формуле расчета осадки присутствует среднее значение дополнительного вертикального напряжения(СЗДН) = разности давления по подошве фундамента и природного давления. Именно за счет послойности такого расчета и получается, что нижние слои однородного по толще основания сжимаются меньше. Т.к. уменьшается СЗДН.
Для инженерной практики этого достаточно.
В научных трудах встречал мысли о том, что желательно учитывать увеличение Е для однородного основания по толще при увеличении глубины.
Но как этого достигнуть(и нужно ли) в инженерной практике пока единого мнения нет.
Например можно было бы брать образцы для лабораторных испытаний с разной глубины, но т.к. образец не реально изъять без его нарушения (как бы не изголялись), то данные с разных глубин (при отличии на 1-5 м) вряд ли будут разными.
Пока так — подождем мэтров.
Геотехника. Теория и практика
Регистрация: 31.08.2007
Сообщений: 2,657
Проблема не в методе послойного суммирования, это лишь реализация строгих решений задач теории упругости методом конечных разностей.Проблема в корректности применения теории упругой однородной изотропной среды для решения задач механики грунтов и прежде всего это относиться к учету собственного веса среды, параметрам грунта и методам их определения.
Для большеразмерных фундаментных плит теорию ЛДП исторически корректировали к практике по двум направлениям – введением в граничные условия задачи теории упругости ограниченной сжимаемой толщи (Егоров, Шехтер) и реализованной в СНиП 2.02.01-83. В СП 50-101-2004 эту идею изъяли, определив для фундаментных плит в методе послойного суммирования иные условия по нижней ГСТ. Второе направление — переменные параметры среды — линейно или нелинейно изменяющийся по глубине модуль деформации грунта (Клейн, Клепиков и др).
По поводу определения модуля деформации грунта на глубинах – методы отбора образцов грунтоносами (колонковый, режущими цилиндрами и т.д.) определен соответствующим ГОСТ и гарантирует сохранение их параметров в рамках его требований. Но есть полевые методы исследования деформируемости грунтов — штамповые испытания в котлованах и шурфах, лопастные и радиальные прессиометры, испытания штампами в скважинах. Последний вид испытаний в наибольшей мере соответствует реальному состоянию и поведению грунта, если речь идет о определении Е на больших глубинах под фундаментными плитами, свайными ростверками. Но такой вид испытаний должен быть дополнительно оговорен в задании на проведение изысканий. Штампами в скважинах можно промоделировать траекторию (историю) нагружения – нагрузка, разгрузка, повторное нагружение. Есть и здесь определенные технические проблемы, штамповые в скважинах безусловно дороже, чем испытания в одометрах, но и надежность стоит денег.
Регистрация: 28.08.2008
Сообщений: 2,294
Я, извиняюсь, что не метр!
Но подвалы замучили!
Вопрос, как мне кажется, лежит в теме модуля деформации по ветви вторичного загружения.
СНиП 2.02.01-83 п.2.41 значение db -глубина подвала как-то не очень хорошо в нем трактуется, не побоюсь этого слова — волюнтаризм в СНиПе — если ширина подвала свыше 20.1м то db=0, если ширина 19.9м то db=2. Не очень корректно, на мой взгляд, для определения данного параметра — уж больно резкий скачок — с чего бы это? Причем кто считал знает, что этот параметр довольно сильно влияет на определение расчетного сопротивления грунта основания в сторону его снижения!
Тема была на форуме и умные головы, совершенно справедливо, на мой взгляд, решили интерполировать данное значение от 0 до 2 в соответствии с шириной подвала.
AMS, считая Вас одним из лучших специалистов по грунтам имею просьбу к Вам или к тому кто владеет вопросом — не могли бы (здесь уже) вы — прокомментировать этот момент СНиПа — здесь явно присутствует ветвь вторичного загружения, но в каком-то уж больно ущербном виде и это при том неоспоримом факте, что формула (7) есть чуть ли не главная его формула.
Штамповые испытания
Определение деформационных свойств — модуля деформации естественных и искусственных грунтов, оснований.
Модуль деформации необходим для расчета по II предельному состоянию, позволяет определить осадки фундаментов на естественных и насыпных грунтах.
Круглый плоский или винтовой штамп нагружается поэтапно (ступенями) посредством домкрата или пригружается грузом (ФБС блоки, плиты или тяжелая техника: экскаватор, грузовой автомобиль и т.д.). Нагрузка при проведении штамповых испытаний увеличивается ступенями.
На каждом этапе с помощью прогибомеров или датчиков перемещений замеряются деформации основания, соответствующие давлению на данном этапе.
Данные обрабатываются, заносятся в журнал и строится график зависимости осадки штампа от давления S = f(P).
По полученным данным определяют модуль деформации Е, МПа грунта.
- модуль деформации определяется в несколько раз точнее в полевых условиях с помощью штамповых испытаний в отличие от испытаний в лаборатории методом компрессионного сжатия. Это позволяет избежать ошибок при строительстве и оптимизировать затраты на строительство на миллионы рублей;
- грунт испытывается в естественном, ненарушенном состоянии;
- в несколько раз быстрее, чем в лаборатории
Видео про штамповые испытания
Видео про штамповые испытания грунтов круглым плоским штампом (ГОСТ 20276.1-2020)
Испытания грунта штампом.
Полевые испытания штампами
Испытания грунтов штампом проводятся для определения деформационных характеристик грунтов перед проектированием, строительством или при контроле качества уплотнения грунтов.
В ходе испытаний определяется:
⦁ Модуль деформации E;
⦁ Начальное просадочное давление p sl и относительная деформация просадочности основания ε sl ;
Модуль деформации грунта.
Контроль качества оснований. Контроль качества грунтов.
Деформационные характеристики грунтов требуются при расчетах оснований по второй группе предельных состояний. Например, при определении осадок фундаментов по СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Также испытания грунтов штампом применяется при контроле качества грунтов оснований фундаментов, полов.
Модуль деформации или как его называют в механике сплошной среды – модуль Юнга является коэффициентом пропорциональности зависимости «деформация-напряжение», предложенной Гуком в виде:
в котором каждому равному приращению одноосного напряжения σ соответствует пропорциональное возрастание деформации ε .
Грунты показывают линейно упругое поведение до относительно небольших нагрузок. Однако даже при этом при разгрузке в грунтах возникает остаточная деформация. Поэтому полагают, что при нагружении до предела пропорциональности для грунтов также справедлива линейная зависимость Гука, однако при больших нагрузках деформации в грунтах нелинейно зависят от напряжений. Это особенно важно при проектировании высотных зданий, когда давление по подошве фундаментов может составлять более 1000 кПа. Испытания образцов грунта в стабилометре позволяют определять касательный модуль деформации подобный модулю Юнга. Подобие модуля деформации модулю Юнга позволяет использовать решения теории упругости при расчете осадки фундаментов.
Одной из главных задач при проектировании фундаментов является прогнозирование и расчет осадок фундамента. Для определения осадки в соответствии с СП 22.13330-2016 «Основания зданий и сооружений» необходимо знать модуль общей деформации и упругий модуль деформации.
, где Ei — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения;
Ee,i — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения.
Штамповые испытания грунтов. Метод штампа грунты.
Проведение штамповых испытаний.
Вкратце суть статических испытаний грунтов оснований штампами можно описать так:
Круглый плоский или винтовой штамп нагружается поэтапно (ступенями) посредством домкрата или пригружается грузом (ФБС блоки, плиты или тяжелая техника: экскаватор, грузовой автомобиль и т.д.). Нагрузка при проведении штамповых испытаний увеличивается ступенями.
На каждом этапе с помощью прогибомеров или датчиков перемещений измеряются деформации основания, соответствующие давлению на данном этапе.
Данные обрабатываются, заносятся в журнал и строится график зависимости осадки штампа от давления S = f(P).
По полученным данным определяют модуль деформации Е, МПа грунта.
Для определения модуля деформации следует построить график зависимости осадки штампа от давления под его подошвой и в пределах линейного участка этой зависимости найти значения приращения давления и осадки. Модуль определяется углом наклона прямой линии, проведенная через две точки кривой деформирования, то этот модуль правильнее называть секущим модулем деформации.
Следует иметь в виду, что за начало линейного участка принимается давление на грунт, равное бытовому давление на глубине испытаний, а за окончание этого же линейного участка, давление равное дополнительным напряжениям от внешней нагрузки .
В состав установки для испытания грунта штампом должны входить:
— устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
— анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
— устройство для измерения осадок штампа (прогибомеры, датчики перемещений);
— устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
Конструкция установки должна обеспечивать:
— возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01-0,1 МПа;
— центрированную передачу нагрузки на штамп;
— постоянство давления на каждой ступени нагружения.
Штамповые испытания ГОСТ 20276.1-2020
Штамп представляет из себя плоскую стальную пластину с ребрами жесткости и служит для передачи давления на основание (грунт, насыпь, обратная засыпка и т.д.).
В соответствии с ГОСТ существует 3 основных вида плоских штампов.
- I — с плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см2;
- II — с плоской подошвой площадью 1000 см2 с кольцевой пригрузкой по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 см2;
- III — с плоской подошвой площадью 600 см2;
- IlIa — с плоской подошвой площадью 600 см2 и встроенным зачистным устройством;
Четвертый вид штампа принадлежит к винтовым штампам.
- IV — винтовой штамп площадью 600 см2 применяется для штамповых испытаний грунтов в скважинах.
Экономическая обоснованность применения штамповых испытаний
Практика показывает, что при затратах на проведение штамповых испытаний на каждые 90000 рублей при строительстве зданий с учетом точных данных, полученных при проведении штамповых испытаний, удается сэкономить 2000000 – 3000000 миллиона рублей.
Штамповые испытания не только окупают себя, но и приносят существенную экономию при строительстве фундаментов.
Преимущества штамповых испытаний.
Метод штамповых испытаний оснований фундаментов позволяет моделировать работу оснований под нагрузкой в ненарушенном природном состоянии, что позволяет считать результаты исследований максимально точными и приближенными к реальной работе грунтов под нагрузкой от возводимого здания или сооружения.
С помощью штампов можно даже проводить исследования, моделирующие реальные размеры фундаментов здания или сооружения с реальными проектными и запроектными нагрузками, моделирующими реальный вес здания, полезную нагрузку от людей и оборудования, снеговую, гололедную, ветровую нагрузки, действующие на фундаменты будущего здания или сооружения.
Штампами можно проводить испытания скальных грунтов, испытания глинистых грунтов и испытания песчаных грунтов.
Испытания штампом грунтов показывает результаты максимально близкие к реальной картине.
Штамповые испытания для высотных и многоэтажных зданий
При проектировании и строительстве многоэтажных и высотных зданий и сооружений без испытаний оснований штампами в современных условиях не обойтись.
Особенность заключается в том, что давление по подошве фундаментов высотных зданий (1-2 МПа) может быть в разы больше, чем для здания высотой до 75 м. Это требует проведения полевых испытаний.
Также присутствие больших нагрузок требует учета прочностных и деформационных характеристик скальных и нескальных грунтов с модулем деформации более 100 МПа, считающихся несжимаемыми в соответствии с СП 22.13330.2016. Для зданий с такими нагрузками и высотой требуется учитывать деформацию даже таких инженерно-геологических элементов, залегающих на больших глубинах. Этот вопрос до сих пор еще недостаточно изучен.
Штамповые испытания в Санкт-Петербурге проводились при возведении небоскреба «Лахта — Центр».
Штамповые испытания в Екатеринбурге были выполнены при возведении небоскреба «Исеть».
Штамповые испытания в Москве проводились при строительстве комплекса зданий «Москва — Сити».
Результаты испытаний, использованные в ходе расчетов для определения осадок и кренов здания приближены к фактическим значениям, замеренным в ходе эксплуатации зданий.
Очевидно, что недостаточно и совершенно недопустимо определять деформационные характеристики грунтов только лишь методом компрессионного сжатия в лабораториях.
Для получения максимально приближенных к реальных значениям деформационных характеристик требуется применить весь арсенал лабораторных и полевых методов.
В Европе перед проектированием и возведением зданий и сооружений применяют метод штамповых испытаний, как один из наиболее точных методов для определения деформационных характеристик оснований, что отражено в Eurocode 7 «Geotechnical design».
Нормативные документы по штамповым испытаниям: СП, ГОСТ, DIN, ISO, Eurocode
⦁ ГОСТ 20276.1-2020 «Метод испытания штампом»
⦁ СТП 7.3.3-82-2009. «Определение модуля деформации грунтов методом нагружения» штампа. М.: ГУП «Мосгоргеотрест», 2009.
⦁ ГОСТ 30672-2019 «Грунты. Полевые испытания. Общие положения»
⦁ ОДМ 218.2.-024-2012 Методические рекомендации по оценке прочности нежестких дорожных одежд
⦁ DIN 18134 «Soil — Testing procedures and testing equipmentPlate load test” English translation of DIN 18134:2012-O4
⦁ СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»
⦁ Eurocode 7 EUROPEAN STANDARD «Geotechnical design»
Штамповые испытания. Скачать брошюру ООО «ГеоШтамп» в формате PDF
Скачать отчет по результатам испытаний, проведенных ООО «ГеоШтамп» в формате PDF
Заказать штамповые испытания
Все права защищены, 2010-2030
Копирование информации с данного сайта допускается только со ссылкой на http://geostamp.ru
Предложения, размещенные на данном интернет-сайте, не являются публичной офертой.
Лекция 4
условием: zp 0,5 zg . Если модуль деформации E на этой глубине меньше 7 МПа (или такой модуль деформации имеет грунт, залегающий непосредственно ниже H c ), то границу активной зоны сжатия определяют условием: zp 0,2 zg . Расстояние от подошвы фундамента до указанной глубины называют мощностью активной зоны сжатия H c . По рекомендациям нормативных документов H c должна быть:
| не меньше, чем b /2 при b 10 м; | |||||||
| не меньше, чем (4 0,1 b ) при 10 < b 60 м; | |||||||
| не меньше, чем 10 м при b > 60 м. | |||||||
| 7. Осадку основания фундаментов рассчитывают по формуле: | |||||||
| n ( | ) h | n | h | ||||
| s | zp , i | z , i | i | z , i i | , | (4.12) | |
| E | E | ||||||
| i 1 | i | i 1 | e , i | ||||
где 0,8 коэффициент, который учитывает ограниченную возможность бокового расширения грунта, по смыслу аналогичен коэффициенту из компрессионных испытаний; n – число i -ых условных слоев в пределах активной зоны сжатия; E i модуль деформации грунта i -го слоя по ветви первичного нагруже- ния ; E e , i модуль деформации грунта i -го слоя по ветви вторичного нагружения , для предварительных расчетов допускается принимать E e 5 E ; zp , i и z , i – осредненные в пределах h i значения соответствующих напряжений:
| zp , i zp , i 1 | , | z , i z , i 1 | . |
| zp , i | 2 | z , i | 2 |
Если принять во внимание, что отношение s i / h i есть относительная деформация i -го слоя, то выражение (4.12) является по существу законом Гука с учетом разгрузки и повторного нагружения при компрессионном сжатии с коэффициентом 0,8. 4.7. Замечания по методу послойного суммирования Практические расчеты осадок методом послойного суммирования регламентируются действующими нормативными документами, в частности, СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Поэтому приведем здесь некоторые замечания, рекомендации и указания из этого документа. Описанная методика позволяет рассчитывать осадку в произвольной точке основания, а не только под центром фундамента, в том числе и с учетом влияния соседних сооружений – в этом случае напряжения zg , z , zp определяются методом угловых точек. Определение дополнительных напряжений в данной методе выполняется
на базе решения Лява-Короткина, где нагрузка рассматривается как «гибкая». Учитывая это, СП 22.13330.2016 допускает определять осадку двояко – и как максимальную осадку s 0 под центром подошвы, и как осадку s m , при расчете которой следует рассматривать напряжения z и zp для точек на вертикали, походящей через середину расстояния между центром O подошвы и одним из ее углов C . При планировке срезкой, т.е. когда уровень поверхности DL грунта в период эксплуатации будет ниже, чем природный NL , величину zg ,0 следует рассчитывать по формуле zg ,0 d , где d – расстояние от уровня подошвы фундамента FL до уровня DL . При глубине котлована менее 5 м второе слагаемое в формуле (4.12) допускается не учитывать. Если среднее давление p по подошве меньше, чем zg ,0 , то осадку следует рассчитывать как при вторичном нагружении:
| n | h | ||
| s | zp , i | i | . |
| i 1 | E e , i | ||
Определение бытовых напряжений в грунтах, залегающих ниже уровня WL подземных вод, выполняется следующим образом. Если коэффициент фильтрации такого грунта, больше, чем 10 –5 м/сут и I L > 0,25, то его удельный вес принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. равным sb ( s – w )/(1 e ), как было указано в п. 3.2. В противном случае – взвешивающее действие воды не учитывается, но к бытовым напряжениям добавляется давление от веса столба воды, т.е. zg , i zg , i 1 ( i w ) h i , где w 10 кН/м 3 – удельный вес воды. Наконец, особо следует подчеркнуть, что этот расчет можно выполнять, только если внешнее давление не превышает первой критической нагрузки , и грунт работает в первой фазе деформирования по Н.М. Герсеванову.