CC BY
27
БУД1ВНИЦТВО, РЕКОНСТРУКЦ1Я ТА ЕКСПЛУАТАЦ1Я КОНСТРУКЦ1Й I СПОРУД ЗАЛ1ЗНИЧНОГО
ТРАНСПОРТУ
УДК 624.15
Оглоблин В.Ф. к.т.н. доцент (ДонИЖТ) Бадекин Ю.Н. (ДГП «Донбасстройизысканш» филиал УкрНИИНТИЗ)
К РАСЧЕТУ КРЕНОВ ФУНДАМЕНТОВ ВЫСОТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Постановка проблемы. Современная теория расчета оснований и фундаментов основана на системе уменьшения величины отдельных факторов, разработанной на вероятностно-статистической основе. Это касается, в частности, назначением коэффициентов надежности на сочетания нагрузок, коэффициентов надежности по грунту и т.д. Результаты некоторых теоретических исследований закономерностей развития во времени кренов фундаментов кольцевой формы на водонасыщенном грунтовом основании (1) указывают на то, что в процессе фильтрационной консолидации слоя конечной толщины средняя осадка возрастает (при 2(1 — г1) раз. При коэффициенте Пуассона
грунта V = фильтрационная консолидация не происходит. С увеличением мощности слоя конечной толщины осадка возрастает, а с увеличением соотношения ^ для кольцевого фундамента осадка
уменьшается. Для круглых фундаментов влияние указанных факторов также имеет место, однако время фильтрационной консолидации и общая осадка их будет несколько больше.
С другой стороны при проектировании фундаментов высотных сооружений соласно СНиП по детерминистским расчетам обычно исходят из предельно допустимых деформаций основания, отвечающих простым грунтовым условиям. [1]
В реальных условиях при проектировании следует учитывать в течении срока службы сооружения возможность одновременного проявления одного или нескольких геодинамических процессов различной
природы (просадочности, карста, механической суффозии, сдвижения горных пород при подработке и т.д.)
Расчет оснований по деформациям определяется предельных ограничений абсолютных и относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых осадок, кренов и т.д .). Расчет оснований по деформациям должны произовдиться, как правило, из условий совместной работы сооружения и основания[2]
Цель и методика расчетов. Фундаменты или сооружения приобретают крен вследствие внецентреного нагружения основания; несимметричной загрузки поверхности грунта около фундаментов; неоднородности грунта в основании.
При внецентренном нагружении фундамента требуется рассматривать раздельно деформации основания от центрально приложенной нагрузки, приводящей к осадке, и деформации основания от момента сил в плоскости подошвы фундамента. Проектируемая дымовая труба высотой Н = 60 м представляет собой высотную конструкцию, опирающуюся на жесткий фундамент, которая может поворачиваться относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента.
Крен круглого фундамента ! при действии внецентральнной нагрузки определяем по формуле (по схеме линейно-деформируемого слоя) при размере г =
=-^^ , (1)
где Е, V соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (в случае неоднородного основания значения Е и V принимаются средними в пределах сжимаемой толщи);
л,.. - коэффициент, принимаемый в зависимости от ширины
(диаметра) фундамента и среднего значения модуля деформации грунта Е;
А. - коэффициент, принимаемый в зависимости от формы фундамента, п и
N - вертикальная составляющая нагрузок на фундамент; е -эксцентриситет; г - радиус подошвы фундамента.
Если крен фундаментов обусловлен неоднородностью грунтов в основании в плане и по глубине, то крен ¿п определяется как отношение разности осадок середин противоположных сторон фундамента к расстоянию между ними по формуле:
где осадки противоположных сторон фундамента; Ь
расстояние между ними.
Крен высоких жестких фундаментов на неоднородном основании определяется из выражения
где 1п - крен фундамента вследствие неоднородности основания
Основная часть. Расчетное обоснование плитно-свайных фундаментов дымовой трубы ООО «Будскло-Трейдинг» в г. Константиновка Донецкой области выполнено для дымовой трубы высотой Н = 60 м, с диаметром выходного отверстия 1,6 м и базой трубы -6 м. Расчетные нагрузки на основание (для расчета по деформациям): N = 5450 кН, М = 6920 кН-м, 0 = 250 кН.
В расчетах принималось, что в зависимости от расчетного диаметра фундамента по условиям допустимых напряжений условно
предельного крена ^ и диаметра сооружения ¿с, возможно применение
как круглого, так и кольцевого фундамента.
Согласно инженерно-геологическим изысканиям участок проектируемого строительства характеризуется III категорией сложности (мощная толща насыпных грунтов, высокий уровень грунтовых вод и неоднородность состава отложений).Кровля подстилающих неогеновых отложений вследствие локальных размывов залегает на различной глубине. [3] Геологический разрез (схематизированный) приведен в стратиграфической колонке (см. рисунок 1)
Площадь круглого фундамента из условия средних контактных напряжений находится из выражения
где - условное расчетное давление на грунт, принимаемое
а.
.Приняв ?? = 1Д; Гср=18кН/м*; й = Л = ЬЕ4Б0кН
находим
5450*1,1
180- 2-18
Рисунок 1 - Геологический разрез участка
Приведенная ширина фундамента составит
ь= /А?р = = 6,45
м
Диаметр фундамента по условию допустимых напряжений составит
ЙФР -
[4 А,
ФР
ж
(4-41,6 3,14
= т,г? и*
Таким образом по условию допустимых напряжений диаметр фундамента должен быть принят d^ — 8м.
Далее находим требуемый диаметр фундамента из условия предельного крена при = 0.005 с использованием схемы линейно-деформируемого слоя.
Предварительно находим мощность линейно-деформируемого слоя, сложенного как пылевато-глинистыми, так и песчаными грунтами, из выражения
,
(5)
где Н£- толщина слоя, определяемая из выражения
(6)
При этом предполагается, что основание сложено только песчаными грунтами; - суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов до глубины кщц = Н, определяемой из выражения (6). Приняв Яд. = 6 ОД, = 1; находим
я = (6 + ад- ю)1 = 7 м
Суммарная толщина слоев й^ при = 9 и 0,15 составит
Из выражения (5) толщина линейно - деформируемого слоя составит
10
Н = 7+ — = 10,3м
о .
Для круглых фундаментов при ^ = ^- = ^=2.1 коэффициент
.
Сумма моментов на уровне подошвы фундамента составит
ЕМ =М-Н<?А = 59.20+ 250-2.5= 7545 кНм
(8)
Сумма вертикальных сил на уровне подошвы фундамента составит
.
(9)
Эксцентриситет вертикальных сил на уровне подошвы фундамента составит
2 М 7545
Диаметр фундамента из условия предельного крена находим из выражения
- ^
-V2 22 №
Б 4£
(10)
где V, Е - соответственно коэффициент Пуассона и модуль деформации;
- придельный крен сооружения. Отсюда
Ч1-0,32 3.976?*0,7?
^ = 2 (-0000 4^005 10М
Фактический крен дымовой трубы из выражения (1) составит
1-0,32 9767' 0,77 = ПЁЛжТ0,7"1 3Í--0.00,8 <0.005
Рисунок 2 - Расчетная схема фундаментов Количество свай в плите фундамента с учетом действия большого момента увеличивается на 20% Отсюда количество свай составит
1.2(9767+7545} п =-—-16 шт
/ ?
Размещаем сваи по окружности с равномерным шагом (рисунок 2). Момент инерции свайного фундамента I определяем через полярный момент инерции
/™ = УЧа = 45-8 + 2.5-8 = 204м2 з ,
Нагрузка на крайние сваи находится из выражения
?=И[п±Му{Ъу?
(11)
где N - расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент; п - количество свай в ростверке;
- момент, действующий в плоскости подошвы ростверка; '- расстояние от центра тяжести площади сечения всех свай до оси рассматриваемой сваи, м;
^ - - сумма квадратов расстояний от центра тяжести площади всех свай (оси вращения) до оси каждой сваи (момент инерции свайного фундамента, м).
976? 4,5
Р = ^^±7545- — = 943кН
16
102
При = 750 кН 1,2^ ^ 900 кН
Условие выполняется 1,2^ ^ Р
Выводы. Выполненные исследования позволили принять более обоснованные решения по устройству фундаментов в конкретных грунтовых условиях. Комплексные инженерно-геологические изыскания, произведенные на участках проектируемого строительства позволили дать более достоверную оценку несущей способности забивных железобетонных свай
Список литературы
1. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) М.: Стройиздат, 1986 - 415 с.
2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений - М.: ГП ЦПП. 1995 - 45
3. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для обоснования проекта строительства цеха по производству флюат-стекла в г. Константиновке Арх. Луганского филиала и-та УкрНИИНТИЗ, ГП «Укрвостокизыскания», 2005 г.
УДК 625.143
Даренський О.М., к.т.н., професор (УкрДАЗТ) Втольберг В.Г., асистент (УкрДАЗТ)
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ПРУЖНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕМЕНТШ ПРОМШНОГО СКРШЛЕННЯ КПП-5
Промiжне рейкове скршлення КПП-5 застосовуеться на зашзницях Украши з 2003 р. на дшянках безстиково! коли в прямих та кривих з радiусами 350 м та бшьше. Вантажонапружешсть, швидюсть руху поlздiв та довжина рейкових плггей при цьому не обмежуеться.
Скршлення КПП-5 мае суш^ переваги перед скршленнями роздшьного типу КБ та КПП-12 - значна менша кiлькiсть елементiв, меньки витрати металу, вiдсутнiсть рiзьбових сполучень, суттева економiя витрат працi на поточне утримання. Крiм того, скршлення КПП-5 е бшьш вдосконаленою конструкщею нiж нероздiльнi скрiплення СБ-3, КПП-1 та КПП-7.
Для визначення сфер рацюнального застосування скрiплень КПП-5, розрахунюв параметрiв температурно! роботи рейкових плггей, визначення можливостей застосування наддовгих рейкових пштей потрiбно виконувати розрахунки сил взаемодп коли i рухомого складу. Одним з параметрiв, якi потрiбнi для таких розрахункiв е характеристики просторово! жорсткостi (або пружностi) вузла промiжного скрiплення.
