Методы моделирования системы свайный фундамент грунтовое основание

Обновлено: 01.05.2024

Схема создана в скаде, нужно задать сваи и грунт. Подскажите, как правильно задать сваи, какими элементами? У меня есть пример, в нем заданы свай как обычные жб стержни, соединены с фундаментной плитой жестким узлом, связь стоит с закреплением по z, т.е. закреплена от смещения по вертикали. Насколько это правильно? Как быть со сваями?

то есть просто из плиты торчит стержень, на котором внизу по Z закрепление? Эт столб, опертый на камень, причем в воде или в воздухе а не свая в грунте.

1) Можете смоделировать грунт объемными элементами и пустить там стержни, причем связать их с грунтом видимо связями конечной жесткости, смоделировав трение сваи о грунт.
2) Можете просто в ростверке в точках расположения свай ввести связи конечной жесткости.

Тут все еще зависит от типов свай. Если сваи-стойки, то и жесткой связью можно их смоделировать.

Вариант 2 предпочтительнее, т.е. фиг знает какие грунты на самом деле лежат под фундаментом. А так есть испытание, есть осадка, усилие. Легко перейти к жесткости.

найти премещения свай в уровне поверхности земли от единичной нагрузки, от них перейти к жесткостям, потом задать сваю двумя сержнями длиной 1 метр один по оси сваи второй ортогонален, задать жесткости.

__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.

))))
задавал опору путепровода в скаде, сваи моделировал с помощью программы основанной на методике ЦНИИС («Руководство по расчету фундаментов глубокого заложения», 1980 г.)
алгоритм следующий:
1. определяем перемещения свай в уровне поверхности грунта
2. моделируем сваи в программном комплексе SCAD
правда там еще к жесткости надо перейти)))
вообщем по этому способу написанно целое руководство для внутреннего пользования. люди грамотные писали.
а так, скад не мой основной инструмент, изредка им пользуюсь, так что советовать по скаду не могу

Тут все еще зависит от типов свай. Если сваи-стойки, то и жесткой связью можно их смоделировать.

Юлия Серенко, тогда правильно, что по вертикали нижний конец сваи ограничили по Z. Для учета работы сваи от горизонтальных нагрузок, советую посчитать вручную коэффициенты постели по СНиП "Свайные фундаменты", а потом ввести элементы конечной жесткости (не знаю номеров КЭ в СКАДе) в узлы элементов сваи, с соответствующими жесткостями по глубине сваи.

можно еще проще. сваю задаете стержнем, с реальной жесткостью сваи. связь задаете конечной жнсткостью, элементом 51. жесткость связи зависит от усилия и осадки сваи , ь.е. N/S , аак правило 6000-8000. далее задаете коэффициент пастели самой сваи, по приложению СП. Как -то так.

__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.

Эпюра усилий от горизонтальной нагрузки в таком случае будет "пилообразной". Поэтому предпочитаю вводить связи конечной жесткости, а не коэфф. постели по боковой пов-ти сваи. Эпюры более удобочитаемы получаются (и для подбора арматуры тоже удобней для меня).

Геометрическое моделирование цилиндрических оболочек с круговыми отверстиями в среде ПК SCAD путем сборки параметрически заданных поверхностей применительно к тоннелям глубокого заложения (видео)

27372 Kb, 2017.04.24

Опыт использования SCAD Office при расчете зданий и сооружений (видео)

9789 Kb, 2017.04.24

Renga Structure - первый российский BIM-инструмент. Взаимодействие со SCAD Office (видео)

4548 Kb, 2017.04.24

Опыт организации специализированной дистанционной программы магистратуры по расчетам в SCAD Office и BIM технологиям для проектирования строительных конструкций (видео)

1682 Kb, 2017.04.25

СП 20.13330 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия". Редакция утвержденная Приказом Минстроя РФ № 891/кр от 03.12.2016 (видео)

28204 Kb, 2017.04.24

Ошибки в СП 20.13330.2016 (видео)

2417 Kb, 2017.07.17

Использование SCAD Office в образовательной деятельности для подготовки архитекторов бакалавриата и магистратуры (видео)

9134 Kb, 2017.04.24

Взаимодействие ПК «MIDAS GTS NX» - «ПК SCAD» .
Расчет системы «СООРУЖЕНИЕ-ОСНОВАНИЕ» с последующим конструированием (видео)

28914 Kb, 2017.04.24

«Практические вопросы моделирования: сложные грунтовые основания (КРОСС), взаимодействие плитного ростверка и свайных кустов (SCAD), корректное применение эквивалентных распределенных нагрузок» (видео)

«Использование режима «Монтаж» ВК SCAD для обоснования конструктивных решений ограждающих конструкций котлована монтажной камеры тоннелепроходческого комплекса на примере котлована кругового очертания диаметром 31,5 м и глубиной 47,0 м из буросекущихся свай с креплением кольцевыми поясами и анкерами» (видео)

Программный комплекс «STAR_T» для проведения расчетов наземных заглубленных и подземных сооружений - основные параметры первой коммерческой версии (видео)

9556 Kb, 2017.04.24

Учет в SCAD динамических воздействий на фундаменты каркасных зданий в условиях промышленной сейсмики с учетом демпфирования в опорах и асинхронного возбуждения опор методом прямого интегрирования уравнений движения (видео)

1715 Kb, 2017.04.24

Оценка влияния нового строительства технологической башни на существующий корпус

1298 Kb, 2017.05.12

Некоторые вопросы расчетного обоснования параметров несущих конструкций зданий и сооружений в среде SCAD++ (видео)

6206 Kb, 2017.04.24

Оценка в SCAD влияния возводимого многоэтажного здания на осадки объектов существующей застройки (видео)

7817 Kb, 2017.04.24

Комплекс программ для геотехнических расчетов Geo-Soft (видео)

13336 Kb, 2017.04.24

Методы моделирования системы «СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ – ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ» в SCAD Office 21 с учетом взаимного влияния свай (видео)

6804 Kb, 2017.04.24

Расчет плитных, свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов с использованием Geo-Plate (видео)

2634 Kb, 2017.04.24

Расчетное обоснование конструктивных решений свайной крепи с применением возможностей ПК SCAD и программы ЗАПРОС (видео)

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Курочка К. С.

Рассмотрено решение краевых задач нелинейной теории упругости. Предложен ори-гинальный алгоритм решения данных задач на основе метода конечных элементов. Раз-работано соответствующее программное обеспечение и проведена его верификация. Проведено численное моделирование и исследование влияния наличия слабого слоя в активной зоне деформаций на осадки куста свай.

Текст научной работы на тему «Компьютерное моделирование осадок свай на нелинейно-деформируемом грунтовом основании»

УДК 681.3.06: 624.13

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСАДОК СВАЙ НА НЕЛИНЕЙНО-ДЕФОРМИРУЕМОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ

Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»,

В данной работе представлен алгоритм численного моделирования методом конечных элементов осадок свай на нелинейно-деформируемом грунтовом основании, причём куст свай и грунтовое основание рассматриваются как единая пространственная система.

В современном градостроительстве возведение зданий и сооружений зачастую осуществляется на грунтовых основаниях, имеющих малопрочные слои, линзы или включения. Для данных слоёв характерна нелинейная связь между напряжениями и деформациями. Поэтому проведение моделирования и расчетов без учёта физической нелинейности может привести к неравномерной осадке всего здания или сооружения, что вызовет значительные деформации конструктивных элементов здания и может привести к его разрушению [1].

При расчёте фундаментов зданий выделяются задачи обеспечения нормативных значений осадки и её равномерности в плане всего здания [1], [2]. Для решения данной задачи целесообразно рассматривать фундамент здания и грунтовое основание как единую пространственную систему, что позволит учесть неоднородность грунтового основания, наличие малопрочных слоёв, взаимное влияние друг на друга элементов фундамента в плане всего здания.

Одним из эффективных методов решения этих задач является метод конечных элементов и (или) суперэлементов, рассмотренных в трёхмерном пространстве [2], [3], [4].

Постановка задачи и принимаемые гипотезы

В настоящей работе рассматривается задача определения осадок свайного фундамента в плане всего здания. При этом предполагается выполнение следующих условий:

1. Линейность связи между деформациями и перемещениями для свай и элементов грунтового основания.

2. Линейность связи между напряжениями и деформациями для свай.

3. Линейность связи между напряжениями и деформациями для элементов грунтового основания, если значение интенсивности деформации вг. меньше некоторого предельного

значения, и нелинейность связи между напряжениями и деформациями, если вг. больше

Решение линейных задач теории упругости методом конечных элементов сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений вида [2], [3], [4]:

где - вектор узловых сил; [К] - матрица жёсткости; - вектор узловых перемещений.

Между перемещения и деформациями устанавливается зависимость по формулам Коши, в матричной форме которую можно записать в виде [2], [3]:

Пусть, например, при условии

где вг- - интенсивность деформаций, деформирование грунтового основания определяется линейно-упругим законом:

где - вектор напряжений; - вектор деформаций; Е - линейный модуль упругости; д - коэффициент Пуассона; аi - интенсивность напряжений;

(1 - 2д)(1 + д) 0 0 0

(1 - 2д)(1 + д) 1 - д (1 - 2д)(1 + д) д

(1 - 2д)(1 + д) 0 0 0

(1 - 2д)(1 + д) 1 - д (1 - 2д)(1 + д) 0 0 0

а при невыполнении условия (3) деформирование определяется нелинейным законом

Рассмотрим краевую задачу в полной постановке. Введём понятие начальной деформации и начальных напряжений, которые имели место до момента приложения внешних сил, эффект действия которых нас интересует. В случае полной постановки такой задачи уравнение состояния (4) будет иметь вид [2]:

где [D] - матрица упругости, содержащая механические характеристики материала; и - начальные деформации и начальные напряжения.

В случае использования уравнения состояния (3) или (6), вектор [Я] в (1) определяется внешними действующими силами и предварительным напряжённо-деформируемым состоянием. Можно утверждать, что если удастся найти такое решение уравнения (1), что при соответствующем подборе одного или нескольких входящих в (7) параметров [D], или это уравнение и соотношение (6) удовлетворяются при одинаковых значениях напряжения и деформации, то полученное решение будет искомым.

Очевидно, что при решении следует руководствоваться некоторыми алгоритмами для определения И, к>, . При этом можно ограничиться вычислением только одной из указанных величин, зафиксировав другие [2].

Вопрос этого выбора зависит от метода решения нелинейной задачи и уравнения состояния. В любом случае указанные параметры определяются итерационно, т. е. постепенно уточняются. Если определяется [о] • то получается так называемый метод переменной жесткости. Это название предопределено тем, что [о] определяет жесткость материала. Если же определяются или , то имеем так называемые методы начальных деформаций или начальных напряжений [2], [3]. Идея данных методов заключается в замене нелинейной пластической задачи конечной итерационной последовательностью линейно упругих задач.

Метод начальных напряжений [2], [3] применим, если определяющее уравнение (6) разрешимо относительно напряжений:

где - напряжения, возникающие в нелинейно упругом теле, то соотношение (7) для упругопластического материала можно привести к виду:

задавая соответствующим образом [2], [3].

Так как влияет на вектор внешних сил , то, с учётом (7), (1), можно преобразовать к виду [2], [3]:

Алгоритм решения задачи

На основании принципа возможных перемещений [2], [3], [4] имеем:

где 5 означает вариацию соответствующей переменной.

Из решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) (10) можно найти напряжения а> и деформации , которые возникают в линейно упругом теле от действия внешних сил с учётом начальных напряжений и начальных

деформаций . Предполагаем, что достигнутые деформации соответствуют деформациям в реальном упругопластическом теле, тогда из (9) напряжения должны быть равны .

Рассмотрим разность между достигнутыми деформациями и реальными :

Подставим в(13) в (11), получим:

Подставим в (2) в (4), получим:

Подставим в (14) выражения (2) и (15), учитывая, что в рассматриваемом случае все подынтегральные выражения не зависят от координат, получим:

М Я>= V j8g¡r [В]г Е[Е„ ] [£]- V М [ВГ .

Сокращая на :г, в конечном итоге будем иметь:

откуда не сложно получить

где [К] = V[В] Е[Е0 ] [в] - матрица жёсткости конечного элемента; - вектор узловых усилий, вычисляемый по формуле

Итерационный процесс производится следующим образом:

1. Сначала находится решение линейной задачи (1):

где 0 соответствует приложенным нагрузкам.

2. По формулам (2) и (15) вычисляются деформации и напряжения .

3. По формуле (8) или (9) вычисляются напряжения ;

4. По формуле (12) вычисляется разность напряжений ;

5. По формуле (17) вычисляется новый вектор узловых усилий и решается задача (16).

Итерационный процесс повторяется до тех пор, пока разность напряжений не будет меньше заданной точности. Таким образом, на каждом этапе во всех точках определяется разность между истинными напряжениями при соответствующих деформациях и напряжениями, найденными в результате решения системы (1). Эта разность затем перераспределяется в соответствии с упругим законом, чтобы восстановить равновесие.

При таком подходе на каждой итерации используется одна и та же матрица жесткости

и, если она обратима, то время, необходимое на каждую итерацию, составляет небольшую часть времени, затрачиваемого на получение первого приближения. Кроме того, в методе начальных напряжений производится корректировка упругих решений с помощью составляющих тензора напряжений, что позволяет учитывать весьма сложные свойства реальных пород (анизотропию, появляющуюся в процессе деформирования, дилатацию и др.).

Рис. 1. Дискретизация расчётной области

Согласно вышеизложенному алгоритму, было разработано программное обеспечение в среде Delphi 5, позволяющее на экране монитора проектировать различные задачи механики деформируемого твёрдого тела (рис. 1).

Верификация предложенного алгоритма и программного обеспечения

Для оценки точности решения, получаемого с помощью изложенного алгоритма, было проанализировано ряд задач [5].

Тестовая задача 1. Моделировалась осадка железобетонной одиночной висячей сваи сечением 0,25 м х 0,25 м, глубиной погружения 5 м на упругопластическом грунтовом основании [5, табл. 1] под действием вертикальной статической нагрузки q [5, рис. 9]. Приведённые начальные характеристики грунтового основания Е = 6,875 МПа, д = 0,41. Уравнение состояния (8) было принято в виде [2]:

Значения параметров А и т были определены на основании экспериментальных данных и составили: А = 45500, т = 0,29. Задача рассматривалась как пространственная. Размеры расчётной области выбирались на основании экспериментальных исследований [1], [2], [5] и составили вдоль осей ОХ и OY 3 м, вдоль оси 01 - 12 м. Предполагалось отсутствие каких-либо перемещений на границах расчётной области. В силу симметричности, рассматривалась одна четверть расчетной области. Дискретизация проводилась конечными элементами в форме тетраэдров [2], [3] с тремя степенями свободы - перемещения вдоль осей ОХ, 0Y, 01.

Для этого предварительно расчётная область разбивалась на параллелограммы, а затем каждый параллелограмм дискретизировался 6 тетраэдрами. Вдоль осей ОХ и 0Y расчётная область разбивалась на 6 параллелепипедов, вдоль оси 01 - на 24 (рис. 1). Таким образом, четверть расчётной области дискретизировалась 5184 конечными элементами. Для обращения матрицы жёсткости [к] в (18) применялся модифицированный автором метод Гаусса, позволяющий учитывать симметричность и ленточную структуру матрицы жёсткости. Результаты моделирования приведены в табл. 1 и на рис. 2.

Осадки одиночной висячей сваи

Вертикальная нагрузка, H Линейное решение осадки, погрешность, см % Нелинейное решение осадки, погрешность, см % Эксперимент, см

50000 0,12 20 0,12 20 0,10

100000 0,24 4 0,25 0 0,25

150000 0,36 52 0,93 24 0,75

200000 0,47 79 2,21 1 2,24

250000 0,59 88 4,17 18 5,10

262500 0,62 92 4,74 41 8,00

Эксперимент Лин. решение Нелин. решение

Рис. 2. Осадки одиночной висячей сваи

Тестовая задача 2. Моделировалась осадка железобетонного свайного фундамента при однорядном расположении свай сечением 0,25 м х 0,25 м, глубиной погружения 5 м на упругопластическом грунтовом основании [5, табл.1] под действием вертикальной статической нагрузки q при расстоянии между сваями 0,75 м [5, рис. 7]. Характеристики грунтового основания такие же, как и для первой тестовой задачи. Расчётная область представляет собой параллелепипед размерами: вдоль оси 0Y - 3 м, вдоль оси ОХ - 5 м, вдоль оси 02 - 12 м. Аналогично, как и в первой задаче, рассматривалась только четверть расчетной области. Прилагаемая нагрузка равномерно распределялась по каждой свае. Количество используемых конечных элементов для данной задачи составило 12096. Результаты моделирования приведены на рис. 3.

0 150000 300000 450000

“ Эксперимент Лин. решение Нелин. решение

Рис. 3. Осадки сваи в свайном фундаменте при однорядном расположении свай

Тестовая задача 3. Моделировалась осадка железобетонного свайного фундамента при расположении свай сечением 0,25 м х 0,25 м в два ряда, глубиной погружения 5м на упругопластическом грунтовом основании [5, табл.1] под действием вертикальной статической нагрузки q при расстоянии между сваями 0,75 м [5, рис. 8]. Характеристики грунтового основания такие же, как и для первой тестовой задачи. Расчётная область представляет собой параллелепипед размерами: вдоль оси 0Y - 4,25 м, вдоль оси ОХ - 7,25 м, вдоль оси О2 - 12 м. Аналогично, как и в первой задаче, рассматривалась только четверть расчетной области. Прилагаемая нагрузка равномерно распределялась по каждой свае. Количество используемых конечных элементов для данной задачи составило 34848. Результаты моделирования приведены на рис. 4.

- - - Эксперимент Лин. решение ““ “ Нелин. решение

Рис. 4. Осадки сваи в свайном фундаменте при двухрядном расположении свай

Модельная задача. Моделировалась осадка куста свай, состоящего из четырёх висячих свай сечением 0,25 м х 0,25 м и длиной 5 м, расположенных на расстоянии 0,75 м друг от друга. На свайный фундамент действовала вертикальная нагрузка q = 600 кН, равномерно распределённая по каждой свае. Основные характеристики грунтового основания такие же, как и для тестовых задач. Но под подошвой фундамента залегает органноминеральный слой с пониженной несущей способностью мощностью 0,5 м и основными

характеристиками: Е = 3,5 МПа, д = 0,47. Необходимо исследовать влияние этого слоя на несущую способность свайного фундамента при его залегании на разных глубинах деформируемой области основания. Были рассмотрены 7 глубин залегания: 5 м, 5,5 м, 6 м, 7 м, 8 м, 9 м, 10 м. Расчётная область представляет собой параллелепипед размерами: вдоль оси 0Y и оси ОХ - 4,25 м, вдоль оси О2 - 12 м. Аналогично, как и в тестовых задачах, рассматривалась только четверть расчетной области. Прилагаемая нагрузка равномерно распределялась по каждой свае. Количество используемых конечных элементов для данной задачи составило 13872. Результаты вычислительного эксперимента приведены в табл. 2.

Осадки свайного фундамента в зависимости от глубины залегания слабого слоя

Задача Осадки, см

Слабый слой отсутствует -2,03

Слабый слой на глубине 5 м -2,18

Слабый слой на глубине 5,5 м -2,14

Слабый слой на глубине 6 м -2,09

Слабый слой на глубине 7 м -2,06

Слабый слой на глубине 8 м -2,05

Слабый слой на глубине 9 м -2,04

Слабый слой на глубине 10 м -2,03

Предлагаемый алгоритм моделирования осадок свай на упругопластическом грунтовом основании обеспечивает достаточную для практического использования точность расчетов, что подтверждается проведенной верификацией.

Для рассматриваемого грунтового основания, содержащего слои глины текучей, линейное решение может быть использовано только на начальной стадии нагружения (при небольших нагрузках). Адекватное исследование напряжённо-деформированного состояния таких грунтовых оснований может быть проведено только с позиций нелинейной теории упругости.

Несущая способность одной висячей сваи выше, чем сваи, работающей в фундаменте. То есть на осадку сваи в фундаменте значительное влияние оказывают рядом расположенные сваи. Это влияние обусловлено суперпозицией сил, действующих на каждую сваю в отдельности. Отказ от учёта влияния рядом расположенных свай приведёт к большим погрешностям при определении осадки.

Для наиболее полного учета особенностей грунтового основания, взаимного влияния свай свайного фундамента необходимо рассматривать фундамент и грунтовое основание как единую пространственную систему.

Рассмотрение свайного фундамента и грунтового основания в трёхмерном пространстве приводит к использованию большого количества конечных элементов, получаемый порядок системы (16) исчисляется десятками тысяч неизвестных. Решение таких систем накладывает особые требования как на используемые ЭВМ, так и на применяемые алгоритмы обращения матриц и решения СЛАУ.

Чем ближе слабый слой располагается к подошве фундамента, тем большее влияние он оказывает на величину осадки. Наиболее существенное влияние на осадку оказывает наличие слабого слоя непосредственно под подошвой фундамента и на глубине до 1 м под подошвой фундамента. В этом случае отказ от его учёта может привести к значительным погрешностям.

1. Строительные нормы Республики Беларусь. Основания и фундаменты зданий и сооружений. СНБ 5.01.01- 99. Минск : ГП «Минсктиппроект», 1999. - 36 с.

2. Быховцев, В. Е. Компьютерное моделирование систем нелинейной механики грунтов /В. Е. Быховцев, А. В. Быховцев, В. В. Бондарева. - Гомель: УО «ГГУ им. Ф. Скорины», 2002. - 215 с.

3. Александров, А. В. Основы теории упругости и пластичности : учебник для строит. специальностей вузов / А. В. Александров, В. Д. Потапов. - Москва : Высш. шк., 1990. - 400 с.

4. Коробейников, С. Н. Нелинейное деформирование твёрдых тел / С. Н. Коробейников. -Новосибирск : Издательство СО РАН, 2000. - 262 с.

5. Бартоломей, А. А. Расчёт осадок ленточных свайных фундаментов / А. А. Бартоломей. -Москва : Стройиздат, 1972. - 128 с.

Согласно п. 2.37 СНиП 2.02.01-87* "Основания зданий и сооружений", расчёт основания должен производиться из условия совместной работы сооружения и основания.

Я считаю осадку одиночной сваи и её жесткость. Если сваи стоят в одну линию (ленточный ростверк) - эту жёсткость и закладываю в расчёт. Если 2 и более линий, то через таблицу СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов", п.7.4.8

Сваи моделирую длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z, сверху 2 пружины по XY (жесткость 1/10 от жёсткости по Z)

Полезные ссылки

Осадку определяю послойным суммированием для одиночной сваи, ленты и кустов. Для каждого типа строю примерный график нагрузка-осадка (да, там будет 0. Если 0 очень часто появляется, осадку считаю до 0,1 сигма_зж). Можно еще поизгаляться со взаимным влиянием, но нафиг. Эту жесткость итерационно (в разумных пределах) задаю в расчетной схеме. Сваи моделирую до условного защемления. С горизонтальными связями не разобрался - если по приложению (там, где совместное действие) - все улетает далеко. Поэтому пока закрепляю жестко в 3 точках по классике.

Доброго времени суток, спасибо за ваш сайт много узнал.

"Сваи моделирую длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z, сверху 2 пружины по XY (жесткость 1/10 от жёсткости по Z)"

Можете скрин сделать как пружины задать в лире или скаде? Заранее спасибо

Если имеем сваи-стойки (буронабивные) переменной длины (от 4 до 8 м), заделанные в скальный грунт, как лучше замоделировать?
Сейсмика 8 баллов, потому заделка в ростверк жесткая.

Вот ваш комментарий на ДВГ.РУ про испытание свай.

"несущая способность при испытаниях статической нагрузкой - это воспринимаемое усилие при осадке в 40 мм. надо разделить на какой-то коэффициент (по СП посмотреть надо) - получим расчётное воспринимаемое усилие. делим на 0,04м и получаем жесткость."

Вопрос 1) Где написано про 40 мм, всегда ли 40 мм?

Вопрос 2) Требуют считать каркас вместе с фундаментами в расчетной схеме. ПРАВИЛЬНО ЛИ БУДЕТ ЗАДАВАТЬ В СКАДЕ КАРКАС НА ФУНДАМЕНТЕ С УПРУГИМ ЗАКРЕПЛЕНИЕМ ПОСЛЕДНЕГО ЕСЛИ ПРИСУТСТВУЕТ СЕЙСМИЧЕСКОЕ ЗАГРУЖЕНИЕ? Меня смущает то, что такое упругое закрепление фундамента, а значит и каркаса повлияет на частоты/амплитуды колебаний, которые по СНиП должны считаться при жестких граничных условиях.

Вопрос 3) Цитирую обязательный к применению п. 5.10 СП 14.13330.2014 "В РДМ следует учитывать динамическое взаимодействие сооружения с основанием. При сейсмичности площадки не более 9 баллов динамические нагрузки, передаваемые сооружением на основание, следует принимать пропорциональными перемещениям самого сооружения. Коэффициенты пропорциональности (коэффициенты упругой жесткости основания) следует определять на основе упругих параметров грунтов, вычисляемых по данным о скоростях упругих волн в грунте или на основе корреляционных связей этих параметров с физико-механическими свойствами грунтов.

Примечание - При учете взаимодействия сооружения и основания возможно как снижение, так и повышение сейсмических нагрузок."

По результатам сейсмического микрорайонирования я получаю скорости упругих волн в грунте, на основании этих показаний для каждого ИГЭ могу определить свой динамический модуль упругости и коэффициент Пуассона, потом по этим данным можно определить закрепления фундаментов и посчитать каркас на сейсмические комбинации.

Затем по обычной геологии посчитать закрепления фундамента и задать их во второй расчетной схеме, и там уже считать только на основные сочетания.

ПРАВИЛЬНО ЛИ Я ПОНИМАЮ РЕАЛИЗАЦИЮ П. 5.10 сп 14.13330.2014 (НО ЭТО ЖЕ ПРОСТО МУЧЕНИЕ КАКОЕ-ТО)?

Прошу откликнуться со своим видением.

При отсутствии экспериментальных данных о скоростях продольных и поперечных упругих волн в грунте коэффициенты постели для расчетов на сейсмику можно определить согласно п. 6.1.2 СП 26.13330.2012.

При наличии экспериментальных данных о скоростях продольных и поперечных упругих волн в грунте определяется свой динамический модуль упругости и коэффициент Пуассона по теории упругости используя, например, такие документы:
1) П 01-72 Методические рекомендации по определению динамических свойств грунтов, скальных пород и местных строительных материалов п.2.1 и таблица 1.
2) Методические рекомендации по определению, состояния и свойств грунтов сейсмоакустическими методами. п.4.7.

Добрый день! Вот вы пишете:

"Сваи моделирую длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z, сверху 2 пружины по XY (жесткость 1/10 от жёсткости по Z)".

С этим согласен, ведь формула расчета осадки одиночной сваи учитывает и деформативность самой сваи, поэтому длина сваи в КЭ-модели не принципиальна, но каким образом вы тогда учитываете собственный вес сваи?

Hi. У меня ленточьный свайный ростверк (Здание в виде коробки сторонами 6х3 м. Жесткость по Z по всей длинне ростверка я беру как для одиночной. А можно ссыслки, что так можно делать?

Добрый день, анализируя вашу расчетную схему в скаде двухэтажного здания с перекрестными балками на свайном основании, обратил внимание что армирование в самих балках ростверка вы подбираете во вкладке "Бетон". Балки ростверка задаете как Стержень 3D. У меня аналогичный тип фундамента, замоделирован также с жесткими вставками, но есть сомнения по поводу подбора арматуры. Моменты и продольные силы в балках похожи. Городецкий пишет что общий момент в балке будет вычисляться M+Nх(0,5h) где N продольная сила в балке, но в таком случае армирование будет больше чем в подборе скада. Просьба прокомментировать на чем остановились и что получалось Заранее спасибо

Download this page as a pdf Download this page as a plain text
моделирование_свай.txt · Последние изменения: 2013-02-01 15:42 — swell

Сразу скажу, что темы подобные тут уже были, но все достаточно старые и четкого ответа никто не дал.

Как верно задать работу свайного поля (с монолитным ростверком в виде ж.б. плиты) в СКАДе? Для себя узнал только 2 варианта, но по поводу первого из них возник вопрос:

1. Задать сваи через КЭ51 (пружинку), где жесткость по Z - это жесткость сваи, полученная путем деления: средняя нагрузка на сваю/осадка сваи. А жесткости по Х и У это 1/10 от жесткости по Z.
Однако на официальном форуме SCAD SOFT прочитал такую фразу, от одного пользователя:"К сожалению, в последней версии SCAD11.3 отсутствуют сочетания для 51КЭ. Вместо 51КЭ можно задавать обычный вертикальный стержень (5КЭ) L=1м".

2. Задать сваи через стержни длиной 1м (независимо от их длины), внизу пружина по Z (я так понимаю тот же самый КЭ51 с той же самой жесткостью, что и в случае 1), а сверху 2 пружины по X, Y с жесткостью 1/10 от Z.

Так вот, хотелось бы уточнить, можно ли считать по 1 способу? и можно ли считать, соответственно, по способу номер 2? Нужно ли учитывать давление грунта под монолитным ростверком, между сваями? И отличаются ли расчеты по свайному полю и свайной ленте?

Буду благодарен за разъяснение!

Вариант 3 (он же основной):

1. Определяем аналитическим расчетом по СП осадку здания на свайном фундаменте. В данном расчете будет определена сжимая толща грунта под концами свай.
2. Строим в скаде здание, ростверки, сваи и грунт. Грунт задаем объемными элементами с модулем упругости по геологии. Естественно учитываем строение грунта по слоям по глубине.
3. Под концами свай задаем грунт на глубину сжимаемой толщи.
5. Грунт распространяем за пределы здания на значительное расстояние для минимизации влияния на результаты расчета горизонтальных связей для грунта.
6. По краям грунтового массива с боков и снизу закрепляем узлы по Х, Y и Z.
7. Считаем схему.
8. Анализируем схему на предмет средних осадок. Они должны быть примерно равны аналитическому расчету.
9. Сравниваем данный расчет с расчетом на пружинках.
10. Результат данного расчета зависит от жесткости грунтового основания под концами свай. Чем меньше жесткость основания (чем больше осадка), тем большие усилия получите в конструкциях подвала, 1 и 2 этажей. И наоборот. Для понимания зависимости полезно поиграть жесткостью основания и сравнить результаты. При расчете на пружинках такой зависимости не будет, что неверно с точки зрения механики грунтов.

Данный расчет не является стопроцентным отображением работы грунтового основания, но намного больше приближен к реалиям, чем расчет на пружинках. Расчет на пружинках всегда дает неверную картину распределения усилий в сваях и конструкциях здания. Как результат - неверная расстановка свай и неверное армирование конструкций. Для получения еще более приближенной к реальности картины совместной работы свайного основания и грунтов необходимо использовать другие программные продукты, которые кроме модуля упругости позволяют задавать и другие характеристики грунтов. Но это уже, как говорится, совсем другая история.

Вариант 3 (он же основной):

Забыли еще при этом рассказать что крайния сваи бдут перегружены раза в полтора-два,а угловые раза в три-четыре

Забыли еще при этом рассказать что крайние сваи будут перегружены раза в полтора-два,а угловые раза в три-четыре

Не забыл. Человек должен сам посчитать, проанализировать и если что непонятно, задать вопросы. И не обязательно в полтора-два и три-четыре раза. Зависит от многих факторов - жесткости всего здания и его отдельных элементов, распределения жесткостей по углам здания, общих размеров здания, жесткости основания, расстановки свай и прочее.

Проводились натурные испытания, которые показывают, что в крайних сваях усилия получаются больше. Это есть всегда. Готовых рецептов по расстановке свай при этом не существует. Зависит от каждого конкретного здания. От чего зависит - писал выше.

Вариант 3 (он же основной):

А что касается тех способов, что я указал в теме, они имеют право на жизнь, потому что знаю, что некоторые считают именно так?

По моему мнению - нет. Я уже писал, что при расчете на пружинках не получается правильной картины усилий как в сваях, так и в конструкциях.
Мы много лет считаем здания только совместно с грунтом. Я знаю примеры из практики, когда на слабых грунтах трещали подвалы. При расчетах на пружинках практически никогда не получается большой горизонтальной арматуры в стенах подвала. Вы просто моделируете винклеровское основание. При расчете с грунтом подвал получает общий изгиб с подъемом краев вверх. То есть весь подвал работает как большая изогнутая балка. Отсюда получаем приличную арматуру не только в плите, но и в стенах, особенно ближе к углам здания. Все это можно понять после сравнения результатов расчетов. Считайте и сравнивайте. Личный опыт лучше всех рассказов.

Программа FEM Models. Я с ней знаком. Считаю, что это лучшая программа для грунтов. Разработчики - геотехники. Кандидаты и доктора наук. Умеет в том числе учитывать работу грунта во времени. У нас была возможность использовать эту программу в своих проектах для сложных котлованов и при примыканиях к котлованам сущ. зданий. Недостатком является то, что считает только до усилий. Если использовать сложные модели грунтов, то необходимо очень мощное железо. Чтобы грамотно использовать эту программу, необходимо разбираться в геотехнике. Развивается эта программа много лет целым коллективом геотехников.

Читайте также:

Методы моделирования системы свайный фундамент грунтовое основание

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Курочка К. С.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Курочка К. С.

Текст научной работы на тему «Компьютерное моделирование осадок свай на нелинейно-деформируемом грунтовом основании»

Полезные ссылки