Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (495) 180-47-59

44. Моделирование работы свай при реализации просадки грунта

44. Моделирование работы свай при реализации просадки грунта Авторы: Акопян А.Ф., Акопян В.Ф., Подолько К.Ю., Тимошенко М.С., Боярских С.А., Литовченко Т.А., Донской государственный технический университет

Моделирование работы свай при реализации просадки грунта.

В статье рассмотрены результаты моделирования работы железобетонных винтовой и буронабивной свай во взаимодействии с грунтовым массивом. Для моделирования применён математический аппарат метода конечных элементов в реализации лицензионного сертифицированного программного комплекса ЛИРА версии 10.6. Описан процесс моделирования просадки. Представлены три варианта взаимодействия грунта со сваями. Получены величины осадки одиночных свай от внешней нагрузки и от отрицательных сил трения.

В продолжение исследования работы винтовой сваи [1-10] и  возможности моделирования просадки грунтового массива, были разработаны три расчетные схемы, показанные на рис.1.1.jpg

Рис.  1. – Расчетные схемы взаимодействия свай с грунтовым массивом, где: а- винтовая железобетонная свая, б – буронабивная железобетонная свая, в – буронабивная железобетонная свая с уширением; fi – трение по боковой поверхности; R – сопротивление грунта по торцу сваи; τu – предельные касательные напряжения согласно критерию прочности Кулона-Мора.


Обозначенный зазор позволяет свае «уйти» от восприятия отрицательных сил трения по боковой поверхности. Физическая возможность создания подобного зазора между резьбовой поверхностью и цилиндрическим стволом сваи представлено на рис. 2.

2.jpg

Рис.  2. –  Конечно-элементная модель оголовка сваи, а – конечно-элементная модель, б – физическое исполнение раскатанной резьбы.


Постановка задачи пространственная. Принятые материалы – упругие. Для уменьшения влияния граничных условия вокруг свай массив грунта принят с радиусом 2 м. Характеристики грунта приняты следующие:

Просадочный грунт: Модуль общей деформации Е=10 МПа; коэффициент Пуассона ν= 0,35; объемный вес 53 кН/м3. Указанный объемный вес подобран итерационно для достижения деформации от  собственного веса 10 см.

Непросадочный грунт: Модуль общей деформации Е=10 МПа; коэффициент Пуассона ν= 0,35; объемный вес 0,1 кН/м3. Указанный объемный вес подобран исходя из необходимости отсутствия деформаций грунта от собственного веса.

Ниже приведены результаты численного эксперимента, показывающие вертикальные перемещения.

3.png

Рис.  3. – Изополя вертикальных перемещений грунта и свай, от воздействия просадки.


4.png

Рис.  4. –  Изополя вертикальных перемещений грунта и свай, от воздействия полезной нагрузки, равной 500 кН.


Вертикальные перемещения оголовков свай, рассчитанные от воздействия просадки грунта и от полезной нагрузки, равной 500 кН,  представлены в таблице 1.

Таблица № 1

Вертикальные перемещения оголовков свай

 № п/п Вид сваи  Суммарное вертикальное перемещение, мм Процентное соотношение  
     1 Винтовая      24,2      52%
     2 Буронабивная, взаимодействующая с просадочным грунтом      46,5      100%
     3 Буронабивная, не взаимодействующая с просадочным грунтом      35,4      76%


Вывод: результаты представленного расчета показывают, что применение винтовой сваи без взаимодействия с просадочным грунтом позволяет снизить вертикальные перемещения оголовка на 48% по сравнению с буронабивной сваей с тем же расходом материала.




А.Ф. Акопян, В.Ф. Акопян, К.Ю. Подолько, М.С. Тимошенко, С.А. Боярских, Т. А. Литовченко

Донской государственный технический университет


Литература:

1. Акопян В. Ф. Моделирование несущей способности ввинчиваемых свай //Известия Ростовского государственного строительного университета. – 2010.№. 14. С. 308-308.

2. Акопян В. Ф. и др. Новые виды свай //Инженерный вестник Дона. – 2011. №. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2011/437

3. Акопян В. Ф. Испытания моделей винтовых свай //Инженерный вестник Дона. – 2012. №. 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2012/620

4. Панасюк Л. Н. и др. Монолитная и сборно-монолитная разновидности винтовой сваи АКСИС //Инженерный вестник Дона. – 2012. №. 4-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1241

5. Зотова Е. В., Хо Ч., Акопян В. Ф. Определение влияния вспомогательного ростверка на несущую способность сваи усиления цокольного здания с учетом неравномерной осадки в г. Белово Кемеровской области //Инженерный вестник Дона. – 2013.№. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1706/

6. Акопян В. Ф., Четвериков А. Л., Конопацкий С. А. Экспериментально-теоретическое обоснование возможности использования ввинчиваемых свай в качестве армоэлементов //Перспективы науки. – 2012. – №. 2. – С. 67-69.

7. Акопян В.Ф. Армирование грунтового массива винтовыми бетонными элементами АКСИС// Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2012. – с. 370-374.

8. Акопян В. Ф., Акопян А. Ф., Должиков П.Н. Полевые испытания грунтов винтовыми сваями повышенной несущей способности// «Строительство-2015»: материалы Международной научно-практической конференции. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2015. – 427-428 с.

9. A. Prokopov, V. Matua, V. Akopyan Monitoring of the Geotechnical State of the Array During the Reconstruction of the Roki Tunnel // Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2255-2260.

10. V. Akopyan, A. Akopyan Experimental and Theoretical Investigation of the Interaction of the Reinforced Concrete Screw Piles with the Surrounding Soil// Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2202-2207

 

References

  1. Akopyan V. F. Izvestiya Rostovskogo gosudarstvennogo stroitel'nogo universiteta. – 2010.№. 14. рр. 308-308.

  2. Akopyan V. F. i dr. Inzhenernyy vestnik Dona. – 2011. №. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2011/437

  3. Akopyan V. F. Inzhenernyy vestnik Dona. – 2012. №. 1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2012/620

  4. Panasyuk L. N. i dr. Inzhenernyy vestnik Dona. – 2012. №. 4-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1241

  5. Zotova E. V., Kho Ch., Akopyan V. F. Inzhenernyy vestnik Dona. – 2013.№. 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1706/

  6. Akopyan V. F., Chetverikov A. L., Konopatskiy S. A. Perspektivy nauki. – 2012. – №. 2. – рр. 67-69.

  7. Akopyan V.F. Armirovanie gruntovogo massiva vintovymi betonnymi elementami AKSIS [Reinforcement of the soil mass with screw concrete elements AKSIS]. Novocherkassk: YRGTU, 2012. – pp. 370-374.

  8. 8. Akopyan V. F., Akopyan A. F., Dolzhikov P.N. Polevye ispytaniya gruntov vintovymi svayami povyshennoy nesushchey sposobnosti [Field testing of soils with screw piles of increased bearing capacity]. Rostov n/D: Rost. gos. stroit. un-t, 2015. – pp 427-428.

  9. 9. A. Prokopov, V. Matua, V. Akopyan Monitoring of the Geotechnical State of the Array During the Reconstruction of the Roki Tunnel // Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2255-2260.

  10. 10. V. Akopyan, A. Akopyan Experimental and Theoretical Investigation of the Interaction of the Reinforced Concrete Screw Piles with the Surrounding Soil// Procedia Engineering, Volume 150, 2016, pp. 2202-2207

Следите за нашими новостями в социальных сетях:

Возврат к списку


auth
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
«ЛИРА софт» и Renga Software приглашают на семинар «BIM-технология для проектировщиков, сметчиков и руководителей»
2-4 сентября в Санкт-Петербурге на площадке «ЭКСПОФОРУМ» состоится серия мероприятий под единым названием «День проектировщика», на которых будут обсуждаться вопросы применения современных материалов и новых технологий при проектировании зданий и сооружений, а также формирования комфортной городской среды. На экспертной площадке соберутся представители строительной, архитектурной и проектной индустрии для обсуждения перспектив взаимодействия и решения существующих проблем.
28 августа 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
17 августа 2020
Все новости
Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
Применение технологий BIM при расчете зданий в условиях сложной геотехнической обстановки в связке программ Revit, ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
21 июня 2017
Все публикации
Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
14 августа 2020
Все записи вебинаров