- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Классификация наук
- •1.2. Строительная наука, её особенности и задачи
- •1.4. Основы методологии научных исследований
- •2.1. Строительные конструкции как системы
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Полнота использования теоретической модели
- •4.2. Исследование изменчивости прочности арматуры
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Прочность бетона в конструкции и опытных образцах
- •5.3. Системная модель прочности кубических образцов
- •Контрольные вопросы
- •6.1. Конструктивные особенности расчетных сечений
- •6.2. Исследования внутренних фрагментов
- •6.3. Исследования наружных фрагментов
- •Контрольные вопросы
- •7.2. Принципы системного исследования
- •Контрольные вопросы
- •8.1. Расчет регулярных систем
- •8.2. Расчет нерегулярных систем
- •Контрольные вопросы
- •9.1. Особенности традиционного метода проектирования
- •9.2. Основы метода системного проектирования
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Шпоночные швы как системы
- •10.2. Надежность одиночных бетонных шпонок
- •10.3. Особенности взаимодействия сборных плит перекрытия
- •10.4. Модели надежности шпоночных швов
- •10.5. Пример расчета шпоночного шва на надежность
- •Контрольные вопросы
- •11.2. Функциональные особенности системы перекрытия
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •13.2. Модели расчёта системы настила с ригелем
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •15.2. Механизм распорного взаимодействия элементов
- •15.3. Надёжность взаимодействия элементов
- •Контрольные вопросы
- •16.1. Обоснование вероятностной природы распоров
- •16.2. Расчет распорных усилий методом сил
- •17.1. Пространственные системы перекрытий
- •17.2. Перекрытия с применением арочного профнастила
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Конструктивные особенности деревоплиты
- •18.2. Системный анализ деревоплиты
- •18.3. Расчётная схема деревоплиты
- •18.4. Пример расчёта и выводы
- •Контрольные вопросы
- •19.1. Резервы совместной работы свай с ростверком
- •19.2. Анализ исходных данных
- •19.3. Решение задачи
- •Контрольные вопросы
- •20.1. Особенности расчета прочности по наклонным сечениям
- •20.2. Нормативные требования и расчётная схема
- •20.4. Анализ опытных данных
- •20.5. Результаты проверочных расчётов
- •Контрольные вопросы
- •21.1. Влияние поперечного армирования безбалочных перекрытий на надежность
- •21.2. Прочность наклонных сечений при продавливании
- •21.3. Результаты экспериментальных исследований
- •22.1. Анализ расчётной модели
- •22.2. Рекомендации по учёту масштабного фактора
- •22.3. Пример расчёта
- •23.1. Вопросы анкеровки арматуры
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Обоснование исследования
- •24.3. Механизм взаимодействия элементов покрытия
- •24.5. Перераспределение усилий в элементах системы
- •24.6. Устойчивость элементов сжатого пояса
- •Контрольные вопросы
- •25.4. Анализ проектных решений
- •25.5. Несущая способность свайного фундамента
- •25.5. Примеры расчётов и выводы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
25.4. Анализ проектных решений
Приведём для примера проектные данные по фундаментам антенных опор, возведённых в последние годы предприятием СМУ-175 «Радиострой» в Омской области. При проектировании свайных фундаментов 30 сооружений были использованы результаты статического зондирования, выполненные в объёме, достаточном для получения коэффициентов вариации vF . Фундаменты сооружений включали 3 –
5 кустов из 2 – 13 забивных свай, воспринимающих выдёргивающие и (или) сжимающие усилия.
Для анализа приняты только статистические данные для свай конкретной длины, принятой в каждом проекте.
Отдельно выполнен анализ по одиночным сваям, работающим на выдёргивание (30 объектов) и на сжатие (18 объектов). Средние значения для обоих случаев практически совпали: при выдёргивании vF = 0,058 (минимум 0,007, максимум 0,167); при сжатии vF = 0,059
(минимум 0,01, максимум 0,171). Минимальные и максимальные зна- |
||
|
И |
|
чения получены на разных площадках, например: в н.п. Низовое − |
||
при выдёргивании vF |
= 0,048, а при сжатии vF |
= 0,171; в Златополе − |
при выдёргивании vF |
Д |
= 0,054. Как видно из |
= 0,128, а при сжатии vF |
приведённых данных, на всех площадках результаты испытаний не |
|
|
А |
превышали предельного значения vFu = 0,198 при доверительной ве- |
|
роятности α = 0,95 (табл. 2б5.1). |
|
и |
|
25.5. Несущая способность свайного фундамента |
|
С |
|
Свайный фундамент (свайный куст) в отличие от одиночной сваи является системой с параллельно соединёнными элементами – одиночными сваями. Коэффициент вариации несущей способности такой системы зависит от числа свай m в кусте и равен vF =
= vF21 + vF2 2 / m (для упрощения принимаем независимость свойств
грунта в пределах куста и на площадке в целом).
Расчётное значение несущей способности системы куста свай определяется по формуле
153
|
Fd n(1−βF |
|
|
|
). |
|
Fn = |
vF2 |
1 + vF2 |
2 m |
(25.11) |
Из анализа формулы (25.11) видно, что при увеличении числа свай m несущая способность куста приближается к сумме расчётных значений несущей способности одиночных свай, определяемых по формуле (25.6). Такой подход к учёту числа свай в фундаменте используется нормами применительно к сплошным свайным полям жёстких сооружений (при числе свай более 100), если несущая способность свай определена по результатам статических испытаний. При этом принимается коэффициент надёжности γk = 1.
Коэффициент надёжности для куста свай с жёстким ростверком в общем случае можно получить из совместного учёта (25.5) и (25.11)
по аналогии с выражением (25.8): |
|
|
|
|
|
|
||
γk = F1n = |
1−μF vF1 |
|
|
. |
(25.12) |
|||
|
|
|
|
|||||
Fn |
1−βF vF21 + vF2 2 / m |
|
|
|
|
|
||
В общем случае в запас надёжности принимаем μF = 0. |
|
|
γk |
|||||
По данным, приведённым в табл. 25.1, получены значения |
||||||||
для кустов с разным числом свай (α = 0,98Ии v = 0,14): при v |
F 2 |
= |
||||||
|
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
= 0,195 и m = 1 ÷ 5 γk = 1,98 – 1,51; при vF 2 |
= 0,167 и m = 6 ÷ 10 |
γk |
= |
|||||
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
= 1,47 – 1,45; при vF 2 = 0,13 и m = 11 ÷ 20 γk |
= 1,43 – 1,42. Результаты |
вычислений соответствуют нормативным значениям коэффициентов |
|||||||
γk |
(соответственно 1,6; 1,5 |
1,4)А. При α = 0,95 и |
vF1 = 0,198 результа- |
||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
ты в большей степени отл чаются от нормативных значений: при |
|||||||
|
|
С |
|
|
|
|
|
vF 2 = 0,259 и m = 1 ÷ 5 |
γk |
= 2,16 – 1,61; при vF 2 |
= 0,223 и m = 6 ÷ 10 |
||||
γ |
k |
= 1,56 – 1,53; при v |
= |
0,176 и m = 11 ÷ 20 |
γ |
k |
= 1,51 – 1,5. Это по- |
|
иF 2 |
|
|
зволяет сделать вывод о том, что нормативные значения γk , установ-
ленные в зависимости от числа свай, относятся к сооружениям, для расчётных параметров которых доверительная вероятность α = 0,98.
25.5.Примеры расчётов и выводы
1.По результатам статического зондирования (6 точек) получено vF = 0,14. Определить коэффициент надёжности γk для одиночной
сваи в фундаменте оттяжки мачты.
154
Решение. По формуле (25.8) при βF = 1,64 имеем
γk = 1,155 < 1,25.
2.При vF1 = 0,2 и vF 2 = 0,1 определить коэффициент надёжности
γk , если фундамент состоит из m = 2 свай.
Решение. По формуле (25.12) при βF = 1,64 и μF = 0 имеем
γk = 1,54.
3.По результатам статического зондирования (6 точек) получен
коэффициент вариации vF1 = 0,12. Уточнить коэффициент надёжности γk для фундамента в виде куста из m = 4 свай.
Решение. При m = 4 по нормам γk = 1,6 и vFu = 0,24. По формуле (25.10) vF 2 = 0,208 и по формуле (25.12) при βF = 2,06 уточняем γk =
=1,345. И
4.По результатам статического зондирования (6 точек) получе-обеспеченностькоэффициентах надёжности γ = 1,25Ди γ = 1,6. при
|
|
k |
А |
k |
|
|||
Решение. Из формулы (2 |
|
|
5.12) |
|
определяем коэффициент |
|||
βF = (γk −1+μF vF1 ) |
γk |
б |
|
|
|
|
||
vF21 + vF2 2 |
/ m . При |
γk = 1,25 получили βF = |
= 1,585, который по нормальному закону распределения соответству-
ет |
вероятности (надёжности) фундамента PF = 0,944 |
< 0,98. При |
||||
γk |
= 1,6 коэффиц ент βF = 2,299 по нормальному закону распределе- |
|||||
ния |
С |
вероятности |
(надёжности) |
фундамента |
||
соответствует |
||||||
PF = 0,989 > 0,98. |
и |
|
|
|||
|
|
Таким образом, подтверждается вероятностная основа коэффи- |
||||
циента надёжности |
γk |
и зависимость расчётных значений несущей |
способности свай по грунту от изменчивости свойств грунта и от числа свай в фундаменте. В нормах проектирования свайных фундаментов зависимость расчётных значений коэффициента надёжности от числа свай учтена при доверительной вероятности α = 0,98, которая установлена для мостов.
Коэффициент надёжности γk целесообразно вычислять для лю-
бых сооружений по формулам (25.8) или (25.12) в зависимости от коэффициентов вариации несущей способности свай по грунту, а также способа их определения. Можно назначать коэффициент надёжности из сравнения опытных значений коэффициентов вариации vF несу-
155
щей способности грунта основания сваи с предельными значениями vFu (табл. 25.1). Некоторое увеличение объёмов геологических изы-
сканий для получения характеристик изменчивости обеспечит необходимую надёжность и эффективность сооружения.
Контрольные вопросы
1. Виды коэффициентов надежности метода предельных состояний.
2. Что учитывает коэффициент надежности γk ?
3. |
Факторы, влияющие на изменчивость несущей способности свай. |
||||
4. |
Особенности взаимодействия свай в свайном фундаменте (кусте). |
||||
5. |
Как влияет количество свай на надежность свайного фундамента? |
||||
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
156