ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Использование подпорных стен в качестве несущих и ограждающих конструкций промышленно-гражданских транспортных и подземных сооружений обуславливает актуальность задачи поиска рациональных схем подпорных стен. Для бетонных гравитационных стен разработаны алгоритм и программа для ЭВМ, с помощью которой получены обобщенные локально оптимальные формы таких стенок. Варьирование очертанием контактирующей с грунтом засыпки тыловой грани стенки позволяет изменять активное давление фунта на стенку и другие действующие усилия и находить такие формы стенок, для которых при наименьших критериях оценки (приведенные затраты на возведение) удовлетворялись бы все ограничения и проверки. В качестве таковых использованы конструктивные ограничения на размеры элементов стенки, условия прочности отдельных сечений стенки, условия устойчивости на опрокидывание, местный и общий сдвиг, при проверке прочности основания анализировалось условие получения среднего напряжения под подошвой стенки, не превышающего величины расчетного сопротивления грунта основания.

Как показывает практика проектирования и исследований, форма и параметры фундаментов существенно влияют на напряженно-деформированное состояние (НДС) основания сооружения, определяя характер развития зон пластических деформаций, глубину распространения напряжений и величину осадки сооружения, что позволяет по-новому взглянуть на понятие оптимальной формы стенки. Очевидно, при небольших отклонениях критерия оценки у некоторого множества форм стенок предпочтительной следует считать ту форму, у которой факторы оценки НДС основания будут лучше, а в ряде случаев оценка НДС основания может оказаться решающим критерием для выбора рационального варианта формы стенки.

Исследование НДС состояния с целью определения рациональных форм стенок проводится с помощью программы "Геомеханика", реализующей метод конечных элементов, в задаче проектирования подземного гаража в условиях застройки города для однородного основания со средним значением прочностных и деформационных характеристик грунта. С учетом этапов производства работ и загружения оснований предусматривается пошаговое приложение соответствующей нагрузки и расчет параметров НДС основания: до вскрытия котлована с учетом фундаментов соседнего сооружения, после вскрытия котлована, после возведения подпорной стены и засыпки, после возведения надземной части и приложения всех нагрузок. Для поиска рациональной формы рассматриваются стенки: уголковая, с консолью в верхней трети высоты, с консолью в середине, с консолью в нижней трети высоты с уменьшенной подошвой, т.е. стенки с наилучшими значениями критерия оценки, полученные ранее Щ без учета НДС основания.

В качестве факторов оценки НДС основания приняты глубина возникновения и области концентрации максимальных главных напряжений, характер изменения касательных напряжений, расположение и характер развития зон пластических деформаций. Область исследования основания принята размерами 15 м по ширине и 10 м по глубине с закреплением узлов сетки по нижней границе области и по вертикали за соседним фундаментом. Особый интерес при этом представляет моделирование нагрузок от грунта засыпки за стенкой с учетом очертания тыловой грани стенки и послойной отсыпкой грунта.

Проведенные с помощью программы "Геомеханика" расчеты подтверждают возможность получения решения и создают базу для более обоснованного выбора рациональных форм стенок с учетом реальной работы грунта в основании, в условиях неоднородного основания с наличием слабых слоев грунта, различного заглубления подошвы стенки, т.е. для уточнения постановки задачи оптимального проектирования фундаментов в виде подпорных стенок.