ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Разработаны мероприятия по укреплению откоса (высотой 12 м), в непосредственной близости от которого возводится многоэтажное здание. Результирующее оползневое давление в расчетном сечении, равно Е _оп = 174.075 кН/м.

Принят вариант удерживающей конструкции из двух рядов железобетонных буронабивных свай диаметромd= 0,8 м, длинойl_св= 9,4 м (проверяемой затем расчетом). Сваи поверху объединяются железобетонным ростверком с подпорной стенкой. Армирование сечения каждой сваи выполняется из 15 рабочих стержней арматуры диаметром 22 мм, класса А-ii.

Усилие, приходящееся на каждый удерживающий элемент, равно:

Для расчета удерживающего элемента (буронабивной сваи) на горизонтальную нагрузку определяем начальные усилия:

q _o= 174.074 кН;m _o= 174.075Ч1.6 = 278.52 кНЧм.

Расчетная ширина сечения сваиb _p=d= 0.8 м. Найдем предельное напряжение грунта в точке, расположенной на 1.5 м ниже поверхности скольжения:

Сцепление в грунте, находящемся ниже поверхности скольжения, по материалам инженерно-геологических изысканий, составляет 4 кПа. Глубину заложения буронабивной сваи ниже поверхности скольжения рассчитываем по формуле:

Определим основные параметры удерживающего элемента: коэффициент пропорциональностиm= 6000 кН/м ⁴; модуль упругости бетона класса В25e _b= 3.06Ч10 ⁵ кгс/см ²; приведенный момент инерции сеченияi_п=i_б+nЧi_а= 0.0491Ч80 ⁴ + 7Ч15Ч0.0491Ч2 ⁴ = 2011218 см ⁴; жесткость сеченияei= 0.85e _bi_п= 0.85Ч3.06Ч10 ⁵Ч2011218 = 5385Ч10 ¹⁰ кгсЧсм ² = 5385038 кНЧм ².

Коэффициент деформации вычисляем по формуле:

Приведенную глубину заложения сваи находим по выражению:

Посколькуh₁< 2,="" примем="" жесткость="">ei=Ґ. Кроме того, с некоторым запасом будем считать нижний конец сваи свобод­ным, тогда параметры единичных перемещений равны:

Перемещения сваи на уровне поверхности скольжения равны:

Результаты вычисления параметровy _z, М_z,q _z,s_zиr _zприведены табл. 1.

j_z= 0.00883306285714286.

Таблица 1. Параметрыy _z, М_z,q _z,s_z,r _z

Эпюра прогибовy _zхарактеризует деформации сваи как деформации свободного стержня (без плиты ростверка). Поскольку мы приняли сваю за бесконечно жесткий удерживающий элемент, вычисленный поворот ееj_zневелик (в системе рамы он будет еще меньше). Эпюры М_zиq _zхарактеризуют изгибающие моменты и перерезывающие силы по длине элемента (выше поверхности скольжения эти эпюры построены в соответствии с общими правилами строительной механики). На эпюре давленийs_zодновременно построена эпюра предельных напряжений грунтаr _z, вычисленных для различных значенийz. Поскольку эпюраs_zпрактически целиком лежит внутри эпюрыr _z, выбранная глубина заложения буронабивной сваиh₁= 5.0 м достаточна (условию прочности грунта удовлетворяет). Максимальный изгибающий момент М_max= 454.21 кНЧм. Следовательно, расстояние от точки приложения силы до условной заделки стоек рамы

Длина стойки рамы (от ригеля до заделки):

l= h - l _o + a = 4.9 - 1.7 + 2.6 = 5.8м.

На основании расчета рамы построена эпюра изгибающих моментов.

Определим критическое расстояниеbмежду удерживающими элементами (буронабивными сваями), предвари­тельно вычислив величинуx:

Принятое расстояние между буронабивными сваями условию непродавливания грунта удовлетворяет.

Расстояние между рядами буронабивных свай примемc _r=b= 2 м.

Выполним расчет сечения удерживающих элементов на срез. Максимальная поперечная сила, действующая на удерживающий элемент, при расчете его на горизонтальную нагрузку равна 201.147 кН.

Площадь приведенного сечения равна

Сечение условию расчета на срез удовлетворяет.

Поперечная арматура на действие перерезывающей силы рассчитывается по действующим нормам расчета железобетонных конструкций. При этом можно принимать не максимальную силу 201.147 кН, а перерезывающие силы из расчета рамы. Для этого необходимо построить эпюры поперечных сил, возникающих в раме, при­чем целесообразно силу Е _оп принимать в виде нагрузки, соответствующим образом распределенной по длине стойки рамы.

Рассчитываем принятое сечение буронабивной сваи по изгибающему моменту.

На железобетонный элемент, действует расчетный изгибающий момент М = 348.0Ч1.1 = 382.8 кНЧм (1.1 - коэффициент перегрузки). Параметры сечения:r= 40.0 см;r _a= 32.5 см; армату­ра - 15 стержней диаметром 22 мм, класса Аii;f_а=3.14 см ²;r _sc=r_а= 2850 кгс/см ²; бетон класса В25 (r _b= 148 кгс/см ²). В первом приближении принимаем:

f _a^p= 11Ч3.14 = 34.5см²;

f _a^c= 4Ч3.14 = 12.6см².Определим параметр А:

По номограмме находимa_k= 42.1°. На дуге с центральным углом 2a_k= 84.2° размещаются лишь два арматурных стержня (мы приняли четыре), поэтому повторим определениеa_k, приняв:

f _a^c= 2Ч3.14 = 6.28 см ²;

отсюдаa_k= 48.6° <>

sina_k= 0.75011;sin³a_k= 0.422061;r³= 40.0 ³ = 64000 см ³.

Проверим условие

Следовательно, М = 382.8 кНЧм <465.05 кнчм,="" т.="" е.="" сечение="" условию="" прочности="" на="" изгиб="">

Расчет на образование трещин:

где М_r=m= 382.8 кНЧм.

r _bt,ser= 1600 кПа

y= 0.4 м; А = 3.14Ч0.4 ² = 0.5027 м ²

s= aЧy= 0.5027Ч0.4 = 0.20108м³

w _pl= 0.196Ч0.8 ³ = 0.100352м³

r= w _pl / a = 0.31191566м

m'_r= 348.0 кНЧм >m''_crc= 1600Ч0.100352 = 160.5632 кНЧм

Условие не выполняется, необходим расчет буронабивной сваи по раскрытию трещин.

Произведем расчет ширины раскрытия трещин в нормальном к продольной оси сваи сечении.

s' = 0.8;

h _o= d - a = 80 - 5 = 75см; b ₁ = 0.5ЧpЧr = 0.5Ч3.14Ч40 = 62.83см

s= 3.14Ч2.2Ч11 = 76.03см

u= 34.5 / 76.03 = 0.4538см

l _crc= k ₁ЧnЧuЧh= 7.62Ч6.86Ч0.4538Ч0.7 = 16.61см

a _crc= 0.144 мм < 0.3="" мм="" по="" нормам="" (снип="">

Сечение условию ширины раскрытия трещин удовлетворяет.