Строительные конструкции. Расчет сооружений (стр. 2 )

sinθmax = ,  (2)

где φ и с – угол внутреннего трения и удельная сила сцепления грунта соответственно; для несвязного грунта с = 0. 

Предельное (по прочности грунта в рассматриваемой зоне) состояние будет достигнуто при выполнении условия

sinθmax = sin ц (sin ψ),

где ψ – угол сдвига; 

где σ – нормальное направление на площадке сдвига.

Фиксированному значению φ (ψ) для определенного вида грунта основания соответствуют различные значения внешних нагрузок (давлений р = R), зависящие от показателя анизотропии α = Еz/Еx. По полученным результатам устанавливается изменение величины давлений рα = Rα в случае анизотропного основания по сравнению с изотропным (р = R, α = 1). Значения расчетного сопротивления грунта основания R вычисляются по СНиП 2.02.01-83*, формула (7) [1]. При известном значении внешней нагрузки N на уровне подошвы фундамента, ширина b подошвы фундамента, расположенного на поверхности изотропной полуплоскости, определится по зависимости

а для анизотропной полуплоскости

т. е.

  (3)

Таким образом, установив размер подошвы фундамента b по обычной методике расчета (без учета анизотропных свойств грунта) и соотношение R/Rα = р/рα, определяем значение bα. Соотношениями R/Rα или bα /b оценивается эффект учета анизотропных свойств грунта основания.

Для расчета осадок применяется усовершенствованный метод послойного суммирования деформаций, разработанный на основе рекомендуемого существующими Нормами [1].

Усовершенствование метода заключается в учете деформируемости грунта по вертикальному и горизонтальному направлениям при действии вертикальных σzp, α и горизонтальных σxp, α дополнительных напряжений, рассчитываемых для точек полуплоскости, которые расположены на центральной вертикали посредине слоев hi, предусмотренных формулой (1)
[1, прил. 2]:

  (4)

где 

или по [2]:

.  (5)

Наиболее просто влияние анизотропии можно учесть по формуле (1) [1, прил. 2] путем корректировки только напряжений σzp, i, т. е. по формуле:

.  (6)

При этом точность расчета осадок несколько снижается.

Толщина hi и количество n слоев принимается в соответствии со СНиП 2.02.01-83*; значения νi – табличные.

Дополнительные напряжения вычисляются по зависимостям:

;

;

;

,

где и в соответствующих точках i изотропной полуплоскости определяются по имеющимся решениям для линейно-деформируемой среды;

и – коэффициенты влияния анизотропии грунта, для характерных точек центральной и угловой вертикалей.

В случае необходимости определения значений и для иных точек центральной и угловой вертикалей их значения находятся интерполяцией результатов. Значения и получены путем сопоставления соответствующих напряжений, рассчитанных методом конечных элементов при α = 1 и α ≠ 1.

Установлено также, что в тех случаях, когда основание имеет показатель деформационной анизотропии α < 1, значения расчетного сопротивления грунта основания R увеличиваются, что приводит к уменьшению размеров подошвы фундаментов и к получению известного экономического эффекта, и, наоборот, при α > 1 требуется увеличение размеров подошвы по сравнению с установленными по [2]. Применение изложенной методики расчета осадок фундамента целесообразно при учете влияния соседних фундаментов, а также для расчета осадки слоя конечной мощности.

Вывод. Исследования показали, применение изотропной модели для расчетов грунтовых оснований приводит к искажению действительной картины НДС основания. Влияние деформационной анизотропии на величину прогнозируемых осадок при слабо выраженной анизотропии обычных грунтов оценивается величиной, достигающей 10–40 % от расчетной осадки фундамента, расположенного на изотропном основании.

Список литературы

СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – Москва : Госстрой России, 1999. – 48 с. СП 22.1330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основание зданий и сооружений». – Москва : Минрегион России, 2010. – 160 с.

УДК 624.012

ОПЫТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ
ВЛИЯНИЯ ЗАРАНЕЕ ОРГАНИЗОВАННЫХ
ТРЕЩИН НА ЖЕСТКОСТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЛОК

, д-р техн. наук, профессор,

, аспирант

(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)

Исследованиями, проведенными на кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин), показано, что искусственное создание определенным образом расположенных (заранее организованных) трещин в бетонных и железобетонных конструкциях дает положительный эффект, увеличивая жесткостные характеристики как при длительных, так и при кратковременных воздействиях [1, 2]. Процесс образования трещины протекает с очень большой скоростью, что можно представить как мгновенный разрыв бетона растянутой зоны, сопровождающийся колебанием балки. Заранее организованные трещины вводятся для снижения негативного влияния динамических эффектов от возникающих и развивающихся трещин.

В эксперименте на железобетонных балках с намеченными трещинами в зонах наибольших изгибающих моментов развитие последних происходило без скачков, т. е. был выявлен более плавный характер деформирования. Экспериментальная оценка деформирования бетонных балок с организованными трещинами показала уменьшение прогиба в 1,4–3,5 раза в отличие от балок со стохастически образующимися трещинами при испытании в сопоставимых условиях.

Список литературы

Напряженно-деформированное состояние железобетонных балок с организованными трещинами /
, , // Вестник РААСН. – 2008. – Т. 1. – № 13. – С. 222–227. Экспериментальные исследования бетонных балок без организованных трещин и с заранее организованными трещинами / , // Известия вузов. Строительство. – 2011. – № 1. – С. 116–120.

УДК 624.03

НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КАРКАСОВ ДЛЯ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ В СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОНАХ

, д-р техн. наук, профессор,
, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)

На кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин) разработана энергетическая теория сопротивления железобетона [1], в рамках которой решена задача перехода из состояния «сплошное сечение» к состоянию «сечение с трещиной». Условная схема такого перехода приведена на рис. 1, анализ которой показывает наличие динамического характера образования трещин. Это подтверждено экспериментально. На рис. 2 приведен график в координатах «нагрузка – прогиб», иллюстрирующий наличие динамической составляющей – характер перемещений под действием нагрузки (серия 1).

Рис. 1. Условная схема определения максимальных напряжений
в арматуре в момент образования трещин

Рис. 2. Экспериментальные исследования деформирования

бетонных балок при образовании трещин

Так как разрушение узлов или элементов происходит из-за импульсного сейсмического воздействия на сооружение, в рамках энергетической теории может быть поставлена и решена задача распределения энергии на всю конструктивную систему. Кроме того, при проектировании зданий и сооружений в зонах с сейсмической активностью используют различного типа гасители энергии сейсмического удара с целью ее частичной диссипации, а также ряд специальных мероприятий, повышающих сопротивляемость как отдельных конструкций, так и конструктивных систем в целом. Последнее мероприятие связано с использованием сталежелезобетонного каркаса, когда вертикальные элементы (колонны) армируются не только гибкой, но и жесткой арматурой в виде мелкого сорта уголков, объединенных горизонтальными и наклонными стержнями, создающими внутреннюю обойму, которая сдерживает поперечные деформации бетона и повышает сопротивляемость конструкции срезу, изгибу со срезом, продавливанию (рис. 3).

Рис. 3. Узел сталежелезобетонного каркаса