Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современных теоретических и экспериментальных ис следований работы сваи в составе сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой 9
1.1 Работа одиночной сваи и группы свай. Определение несущей способности свай в группе 9
1.2 Экспериментальные исследования по изучению взаимодейст- вия свай в группе 17
1.3 Анализ методов расчета групп свай, объединенных монолитной ПЛИТОЙ 23
2. Теоретические предпосылки исследований НДС основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой 40
2.1 Выбор модели грунтового основания 41 ;
2.2 Методика проведения исследований 48
3. Натурные экспериментальные исследования работы сваи в со ставе свайного поля 50
3.1 Инженерно-геологические условия опытной площадки 50
3.2 Методика экспериментальных исследований. Конструкции опытных свай 53
3.3 Результаты экспериментальных исследований 63
3.4 Анализ результатов экспериментальных исследований 64
4. Численные исследования работы свай в сплошном свайном поле . 67
4.1 Численное исследование нагружения свай в сплошном свайном поле 68
4.2 Численные исследования перераспределения нагрузок на сваи и деформаций основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой 72
4.2.1 Определение варьируемых параметров в численном исследовании - 73
4.2.2 Анализ результатов численного исследования 76
5. Разработка метода определения параметров сплошного свайного поля . 90
5.1 Разработка методики дифференцированного подхода к определению шага свай в сплошном свайном поле - 90
5.2. Предложения по использованию методики дифференцированного подхода к определению шага свай при определении параметров сплошного свайного поля - 94
5.3 Расчет экономического эффекта от внедрения результатов исследований в практику проектирования- 95
Общие выводы' 99
Список литературы 102
Приложения
- Экспериментальные исследования по изучению взаимодейст- вия свай в группе
- Методика проведения исследований
- Методика экспериментальных исследований. Конструкции опытных свай
- Численные исследования перераспределения нагрузок на сваи и деформаций основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой
Введение к работе
Вопросы расчета и проектирования свайных фундаментов как группы свай начали интенсивно изучаться во второй половине XX столетия. Экспериментальные исследования выполнялись в основном для кустовых фундаментов и на их основе разрабатывались теоретические методы расчета.
В последнее десятилетие в связи с необходимостью более рационального использования земельных ресурсов существует тенденция к увеличению этажности зданий и, как следствие, - к повышению нагрузок на несущие конструктивные элементы и на фундаменты. Зачастую перед проектировщиками стоит задача по размещению того или иного здания на площадках с неблагоприятными грунтовыми условиями, но при этом имеющих выгодное географическое расположение по отношению к инфраструктуре вокруг площадки строительства. В таких условиях наиболее экономичным, а в некоторых случаях единственным вариантом фундамента является сплошное свайное поле, объединенное монолитной плитой.
Настоящая диссертация посвящена анализу работы забивной сваи в составе свайного поля, а также совершенствованию проектных решений свайных полей с забивными сваями путем использования современных достижений теории фундаментостроения.
Анализ проектных решений сплошных свайных полей из забивных свай показывает, что параметры свайного поля (шаг свай и длина свай) определяются исходя из расчетов одиночных свай, при этом шаг свай назначается в диапазоне 3d-4d (d - размер поперечного сечения сваи). Эти решения в большинстве случаев являются очень материалоемкими и нерациональными, так как при таком расстоянии между сваями имеет место их взаимовлияние, что приводит к существенному недоиспользованию сопротивляемости свай. Более того, эффект взаимовлияния усиливается в центре свайного поля и снижается у его краев. Таким образом, для наиболее полного использования возможности сопротивления свай действующим нагрузкам целесообразно применять дифференцированный подход к оценке шага свай в соответствии с
б особенностями их работы. В большинстве случаев использование такого подхода при проектировании сплошного свайного поля приводит не только к сокращению количества свай, но и к уменьшению неравномерных осадок основания монолитной плиты и снижению усилий в сечениях плиты, что в значительной степени снижает материалоемкость и стоимость фундаментов. Такая возможность экономии средств уже на стадии проектирования дает основание считать актуальным исследование, направленное на разработку методики дифференцированного подхода к оценке шага свай в плане здания, учитывающей особенности поведения свай внутри поля и у его границ и обеспечивающей минимум неравномерных деформаций основания.
Изложенный выше краткий обзор рассматриваемых вопросов позволяет сформулировать цель, задачи и научную новизну работы.
Цель работы - разработка методики определения параметров сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, при которых достигается минимум неравномерных деформаций основания плиты.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучение физических явлений, определяющих взаимодействие свай в группе, и обоснование допущений, составляющих физическую основу выбора модели грунта и расчетных схем;
исследование работы забивных свай в составе сплошного свайного поля в зависимости от их положения в плане здания;
исследование напряженно-деформированного состояния основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой;
определение параметров сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, обеспечивающих минимум неравномерных деформаций основания.
Научная новизна состоит в следующем:
- впервые предложен метод определения параметров сплошного свайного поля, основанный на применении традиционных методов изысканий и численных исследований, учитывающих особенности взаимодействия свай
внутри поля и у его границ; при этом обеспечивается минимум неравномерных деформаций основания;
экспериментально установлены закономерности распределения нагрузок от здания на сваи внутри свайного поля и у его границ;
численно получены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, при дифференцированном подходе к оценке шага свай внутри поля и у его границ;
- разработан метод определения шага свай в сплошном свайном поле,
объединенном монолитной плитой, обеспечивающий наиболее полное ис
пользование несущей способности свай в фундаменте и снижение неравно
мерных осадок основания монолитной плиты.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследования доведены до практического применения на экспериментальном объекте, что позволило получить снижение сметной стоимости нулевого цикла на 35% по сравнению с фундаментом, запроектированным в соответствии с действующими нормами.
Практические результаты работы сводятся к следующему:
разработан метод определения параметров сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, обеспечивающий наиболее полное использование свай в фундаменте и снижение неравномерных осадок основания монолитной плиты;
разработана программа для ЭВМ по определению параметров сплошного свайного поля, а также графики и таблицы, упрощающие процедуру расчета;
результаты исследований внедрены на экспериментальном объекте.
На защиту выносятся результаты исследований, на базе которых разработана новая методика определения параметров сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, включающие:
экспериментальные и аналитические зависимости, отражающие выявленные закономерности изменения напряженно-деформированного состояния основания сплошного свайного поля при изменении его параметров;
метод определения шага свай в сплошном свайном поле, объединенном монолитной плитой, обеспечивающий наиболее полное использование свай в фундаменте и снижение неравномерных осадок основания монолитной плиты.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались или публиковались в трудах международных конференций (Уфа, 2002; Йошкар-Ола, 1999; Пермь, 2000; Пермь, 2004; Осло (Норвегия), 2003; Нью-Йорк, 2004.)
По результатам выполненных исследований опубликовано 6 статей.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрялись на экспериментальном объекте. Экономический эффект при этом составил 20,5 тыс. руб. в ценах 1991 года.
Экспериментальные исследования по изучению взаимодейст- вия свай в группе
Значительный вклад в изучение вопросов взаимодействия свай с грунтом, в том числе и в составе свайных кустовых и ленточных фундаментов внесли следующие ответственные ученые: Барвашов В. А., Бартоломей А. А., Бахолдин Б. В., Березанцев В. Г., Глухов B.C., Голубков В.Н., Гончаров Б.В., Готман А.Л., Готман Н.З., Девальтовский Е. Э., Денисов О.Л., Дорошкевич Н. М., Егоров К. Е., Знаменский В. В., Зарецкий Ю. К., Мулюков Э.И., Фадеев А. Б., Федоровский В. Г., Разводовский Д. Е., Рыжков И.Б., и др. Обширные экспериментальные и теоретические исследования работы кустовых свайных фундаментов были проведены Бартоломеем А. А. (Бартоломей А. А. и др., 1994). В процессе этих экспериментальных исследований решались следующие вопросы:- изменение порового давления в грунтах вокруг свай;- изменение модуля деформации и сцепления трута, в уплотненной зоне свайных фундаментов;- распределение сил трения по боковой поверхности свай при их работе в составе свайных фундаментов;- распределение нагрузки между сваями в фундаменте;- распределение нагрузки между острием и боковой поверхностью свай;- роль ростверка в несущей способности свайных фундаментов;- распределение напряжений и деформаций грунта в активной зоне свайных фундаментов.
Для решения этих вопросов проведены полевые испытания кустов из 4,6 и 9 свай (в том числе и тензосвай) в глинистых и песчаных грунтах.При исследовании порового давления у одиночных тензосвай и куста из 4 тензосвай получено, что после забивки свай появляется дополнительное давление поровой жидкости, которое изменяется в зависимости от глубины погружения и количества погружаемых свай, причем поровое давление в межсвайном грунте кустового фундамента больше, чем у одиночной сваи.
По наблюдениям Бартоломея А. А. «Поровые давления несколько уве личиваются в начальный период, а затем рассеиваются почти до гидроскопи-ческого. По мере рассеивания порового давления происходит увеличение эффективных давлений...». Таким образом, автор описывает процесс уплотнения межсвайного грунта. При погружении свай уплотняется не только межсвайный грунт, но и грунт под нижним концом свай в активной зоне: дополнительное уплотнение грунта и увеличение модуля деформации распространяются на глубину до 3 м для свай сечением 30x30 см. Причем размер зоны уплотнения зависит от типа основания: в глинистых грунтах от текуче-пластичной до мягкопластичной консистенции с модулем деформации Е 10 МПа зона уплотнения весьма незначительна и составляет 3,5d + Ad. Экспериментальные данные автора подтверждаются результатами исследований Луга А. А., которые графически представлены на рис. 1.1. Это и позволило а Бартоломею А. А. предложить методику Луги А. А. для оценки модуля деформации основания, уплотненного сваями при их забивке и нагружении.
По результатам исследований распределения сил трения по боковой поверхности свай при их работе в составе кустовых свайных фундаментов отмечается 2 этапа включения в работу сил трения. Первый этап характерен тем, что находящийся в межсвайном пространстве и примыкающий к сваям грунт оседает вместе со сваями на 10 - 15 мм. Второй этап включения в работу боковой поверхности отмечен с осадки 30-35 мм и обусловлен тем, что грунт под острием свай уплотнился настолько, что не позволяет вышележащим слоям оседать вместе со сваями. Бартоломей А. А. делает вывод: «Не преодолев сопротивления грунта под острием, не достигнув критической осадки, свайный фундамент может воспринимать увеличение нагрузки... Оосадки свайных фундаментов равны осадке грунта под свайным фундаментом».
При проведении исследований кустовых фундаментов с применением тензосвай в результате тензометрических измерений Бартоломеем А. А. получены данные, на основании которых он делает выводы и о распределении нагрузок между сваями в фундаменте, и о распределении нагрузки между острием и боковой поверхностью свай. На рис. 1.2 показаны результаты исследований несущей способности фундамента из 9 свай и свай, испытанных как отдельно стоящие. Анализ полученных графиков «нагрузка-осадка» показывает, что при испытании центральной сваи как отдельно стоящей ее несущая способность значительно выше, чем при испытании в составе кустового фундамента, а несущая способность угловой сваи практически не зависит от того, как она испытана: в составе кустового фундамента или как отдельно стоящая.
Результаты тензометрических измерений, которые проводились в процессе статистических испытаний, позволили оценить степень включения в работу боковой поверхности свай. По этим результатам можно сделать следующие выводы: - наибольшей несущей способностью обладают угловые сваи, наименьшей — центральные; - центральные сваи оседают вместе с грунтом, их несущая способность зависит от степени уплотнения грунта под нижним концом, трение по боковой поверхности практически отсутствует; - угловые сваи воспринимают трение и работают под нагрузкой практически как одиночные; - острие одиночной сваи воспринимает меньшую часть нагрузки, а боковая поверхность - большую; - у центральных свай в фундаменте острие воспринимает в 2 раза больше нагрузки, чем боковая поверхность; - у угловых и крайних свай боковая поверхность воспринимает нагрузку на 35 - 50% больше, чем острие. Натурные и модельные экспериментальные исследования проведены для выявления закономерностей развития осадок ленточных 2- и 3-рядных свайных фундаментов и оценки роли ростверка в работе фундамента. Результаты показали, что осадки фундаментов зависят от вида фундамента, числа свай, их длины, расстояний между сваями, грунтовых условий.
Сопоставление кривых «нагрузка-осадка» для одиночных свай с аналогичными кривыми для свай, работающих в составе фундамента, показало, что при работе свай в составе фундамента не наблюдается резкой потери несущей способности, осадка фундамента возрастает плавно и нельзя выделить четко предельную нагрузку (рис. 1.3).
Экспериментальные исследования роли ростверка в несущей способности свайных фундаментов позволили сделать следующие выводы:- чем меньше длина свай, тем выше роль ростверка в несущей способности свайного фундамента;- с увеличением длины свай и уменьшением расстояния между ними роль ростверка снижается;- при расстоянии между сваями 3d и приведенной длине свай I/d 20 (/ - длина свай, d - диаметр) роль ростверка составляет в среднем 10%;- при обеспечении контакта ростверка с грунтом его работу можно учитывать в передаче нагрузки в 2 случаях: при опираний свай и ростверка на однородные глинистые и песчаные грунты и при опираний острия свай на глинистые грунты от текучепластичной до тугопластичной консистенции, а ростверка - на песчаные или полутвердые глинистые грунты.
Экспериментальные натурные исследования, выполненные группой ученых под руководством Бартоломея А. А. для 4- и 9-свайных кустовых фундаментов, подтверждаются результатами экспериментальных модельных исследований, выполненных Разводовским Д. Е. (1999). В результате модельных экспериментов в песках с моделями кустовых фундаментов из 25 свай Разводовским Д. Е. были выявлены следующие закономерности:
Методика проведения исследований
Для решения поставленных задач выполнены натурные и численные экспериментальные исследования, а также получены аналитические результаты, на основании которых разработан метод определения параметров сплошного свайного поля, обеспечивающих минимум неравномерных деформаций основания плиты.
Натурные экспериментальные исследования с применением тензосвай выполнены для выявления особенностей работы свай внутри поля и у его границ, а также тенденции перераспределения нагрузок на центральные и крайние сваи в сплошном свайном поле при постоянном шаге свай.
Численные исследования с использованием решений контактной задачи плиты на упругом основании и осесимметричной задачи нагружения сваи осевой силой выполнены с целью получения качественных и количественных закономерностей изменения неравномерных деформаций основания плиты при увеличении шага свай у границ плиты в крайних рядах по сравнению с шагом свай в центральной части.
При условиях, сформулированных по результатам численных и натурных экспериментальных исследований, получено аналитическое решение и разработан метод определения параметров сплошного свайного поля, обеспечивающего минимум неравномерных деформаций основания плиты.
На основании анализа возможных теоретических подходов к решению поставленных задач получено следующее.1. Решаемая задача тесно связана с классической контактной задачей теории упругости о расчете плит на упругом основании, основными исходными данными которой являются деформативные характеристики основания на контакте его с плитой, определяемые в соответствии с принятой моделью основания.2. Обоснована и выбрана модель основания и метода теоретического расчета свай, работающих в составе сплошного свайного поля. Для расчета свай используется осесимметричная версия решения упругопластической задачи.3. Определено направление исследований и разработана методика исследования, в основу которой положен дифференцированный подход к определению шага свай в сплошном свайном поле.
Экспериментальные исследования проводились с целью выявления особенностей работы центральных и крайних свай в составе фундамента.В задачи исследований входило построение кривых «нагрузка-осадка» для центральных и крайних свай в составе сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой.Экспериментальное исследование проводилось на территории пивного завода ОАО «Амстар» на площадке строительства комплекса ZKT, расположенной в Калининском районе г. Уфы вблизи пересечения ул. Трамвайная и . Уфимское шоссе.
В геоморфологическом отношении опытная площадка приурочена ко II надпойменной террасе р. Уфа. Геологическое строение площадки представлено следующими отложениями (сверху вниз) до глубины 14,5 м.Насыпной грунт (tQ) состоит из суглинка, чернозема, строительного мусора, асфальта, щебня и т. д. Мощность 0,8 - 1,3 м.1. Суглинок (abQrn) коричневый, легкий, маловлажный, мягко- и туго-пластичной консистенции. Мощность слоя 6,4-8,5 м.2. Глина (aQin) серо-коричневая, тугопластичной консистенции, с линзами песка. Мощность слоя 6,4 м.3. Песок (aQn) серый, гравелистый и средней крупности. Вскрытая мощность слоя до 2,0 м.
Геолого-литологическая колонка приведена на рис. 3.1 Для определения физико-механических свойств грунтов на площадке была пробурена скважина. Результаты лабораторных исследований грунтов приведены в табл. 3.1
Грунты исследовались также статическим зондированием установкой С-832М в режиме «без стабилизации», когда снятие показаний зонда осуществляется в процессе его движения с абсолютных отметок 100,2 - 100,8 м. Зондирование выполнялось до и после забивки свай (точка 2). План буровых скважин и точек зондирования представлен на рис. 3.2.По результатам инженерно-геологических изысканий, включающих бурение с отбором монолитов грунта и последующей их обработкой в лабораторных условиях (1 скважина) и статическое зондирование грунтов (всего 3 точки зондирования), опытная площадка сложена до глубины 16 м глинистыми грунтами, ниже залегают пески гравелистые и средней крупности. Физико-механические свойства грунтов приведены в табл. 3.1. Результаты статического зондирования представлены в табл. 3.2.
Предельные сопротивления одиночных свай вычислены по (СНиП , 1986). Полученные значения позволили оценить ожидаемое сопротивление свай при их работе под нагрузкой, установить ступени нагрузки при испытании и оценить степень неоднородности основания.
Методика экспериментальных исследований. Конструкции опытных свай
На опытной площадке выполнялся комплекс полевых исследований, включающий:- бурение скважин с отбором монолитов грунта и последующей их обработкой в лабораторных условиях;- статическое зондирование грунтов в режиме «без стабилизации» перемещений зонда до забивки свай и после забивки свай; - определение фактических нагрузок и соответствующих им осадок свай в составе свайного поля, оснащенных тензометрическими приборами.
Для свай, оснащенных тензометрическими приборами, выполнено численное исследование с применением программы упругопластического расчета (УПРОС) (Шапиро Д.М. и др. 1996).
Для проведения экспериментальных исследований выбран свайно-плитный фундамент для ёмкостей ZKT 1-6, предназначенных для хранения компонентов, используемых в процессе производства пива (рис. 3.3).
Свайное поле запроектировано из свай сечением 30x30 см с глубиной погружения 8 м, сшагом 1,5 м. Толщина монолитной плиты 600 мм. Сопряжение свай с плитой - шарнирное, выполнено путем заделки свай на глубину 50 мм без разбивки голов. Емкости ZKT 1-6 в виде цилиндрических резервуаров монтируются на вертикальных металлических стойках (по 6 стоек на каждую емкость). Стойки крепятся к закладным деталям монолитной плиты.
Нагрузка, передаваемая на фундамент, зависит от степени заполнения емкостей, что дает возможность иметь точные характеристики внешнего воздействия на исследуемый фундамент. Нагрузки (нормативные и расчетные), передаваемые на фундамент, приведены в табл. 3.3.
Нагрузки в табл. 3.3 определены для следующих ступеней нагружения фундаментов:Рис. 3.4 Общий вид свайного поля после забивки свай Рис. 3.5 Статическое зондирование в т.5 Для экспериментальных исследований использовались 3 тензосваи, состоящие из железобетонной секции сечением 30x30 см, длиной 8 м, на которую устанавливались мессдозы в виде тензодинамометра с кольцевым измерительным элементом. Общий вид железобетонной сваи, забитой до проектной отметки, с мессдозой показан на рис. 3.6. После окончания забивки на голову сваи были установлены и забетонированы мессдозы.
Мессдозы (рис. 3.7, 3.8), состоят из двух фланцев размерами 300x300x20 мм (что соответствует сечению сваи), соединенных болтами, которые установлены таким образом, чтобы общая нагрузка на них не передавалась. Между фланцами помещен упругий кольцевой измерительный элемент в виде тонкостенной трубы с наклеенными на её внутренней поверхности через 60 по окружности тензодатчиками марки ФКП-20. Датчики изолированы от внешних воздействий герметиком (рис. 3.9). Провода для снятия данных с тензодатчиков выводились на поверхность плиты через отверстие в верхнем фланце, а затем через кабель-канал (рис. ЗЛО) для подключения к прибору ИДЦ-1. Перед установкой мессдоз на сваи была проведена их тарировка на силовом гидравлическом прессе путем приложения ступенчато возрастающей нагрузки и разгрузки со снятием показаний датчиков на каж- ; дой ступени нагружения (рис. 3.11).
По данным трехкратных загружений строились тарировочные графикив координатах N- , где N - нагрузка на мессдозу, є - показания тензодатчиков. Погрешность после третьего нагружения составила 0-2% (приложение 1). Тарировка производилась при температуре +10-15С, которой предположительно будет обладать мессдоза в момент проведения экспериментальных исследований.
Поскольку сваи в составе свайного поля несут разную нагрузку в зависимости от их положения в поле, вышеописанные мессдозы установлены на двух центральных и одной крайней сваях. После установки мессдозы были закрыты двумя слоями рубероида во избежание попадания бетона (рис. 3.10). После выполнения монолитной плиты провода от тензодатчиков помещены в специальные металлические капсулы (рис. 3.12), смонтированные на поверхности плиты. По мере увеличения нагрузки на сваи были измерены нагрузки на каждую мессдозу и сняты высотные отметки поверхности плиты над каждой из мессдоз при следующих ступенях нагружения: монолитная плита без нагрузки, монолитная плита+конструкция ZKT, монолитная плита+кон-струкция ZKT+продукт в количестве 30%, 50% и 100% от общего объема. Высотные отметки поверхности плиты над каждой из мессдоз сняты с помощью высокоточного нивелира НА-1.По результатам бурения, лабораторных испытаний образцов и статического зондирования получены исходные характеристики для численных исследований экспериментальных свай.По результатам измерений нагрузок и осадок по показаниям мессдоз и путем нивелирования построены графики «нагрузка-осадка сваи» для 3 экспериментальных свай.
Численные исследования перераспределения нагрузок на сваи и деформаций основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой
Численные исследования перераспределения нагрузок на сваи и деформаций основания сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, выполнены с использованием программы SCAD, реализующей метод конечного элемента в расчетах строительных конструкций. Численные исследования включали в себя серию расчетов плиты на упругом основании, моделируемом совокупностью упругих пружин.
Параметры фундамента и основания, варьируемые в численных экспериментальных исследованиях, определены в результате анализа в соответствии с методикой планирования эксперимента.
Неравномерные деформации основания сплошного свайного поля определяются совокупностью факторов, а именно шагом свай, геометрическими размерами плиты, деформативными характеристиками основания. Поэтому представляется целесообразным рассмотрение вопроса выбора наиболее значимых факторов, варьируемых в процессе численного исследования. С этой целью выполнен полный факторный эксперимент типа 2К (Адлер Ю.П., и др.).
Основными изменяемыми факторами приняты: шаг свай в свайном поле; отношение шага свай в свайном поле к шагу свай в крайних рядах; толщина плиты; количество крайних рядов свай, в которых увеличивается шаг.
Параметром оптимизации является неравномерность деформаций основания сплошного свайного поля, определяемая максимальной разностью осадок центра и краев монолитной плиты, объединяющей сплошное поле. Функция отклика ищется в виде полинома первой степени:
Для. определения коэффициентов функции отклика использована матрица планирования, состоящая из векторов-столбцов и векторов-строк, которая содержит полную информацию о проведенном эксперименте (исходные данные и результаты расчета). Для составления матрицы планирования использована математическая модель, реализуемая в программном комплексе SCAD. Схема фундамента в виде сплошного свайного поля, объединенного монолитной плитой, выбранного для проведения опыта, показана на рис. 4.3. Влияние изменяемых факторов на параметр оптимизации (на максимальное усилие, возникающее в сечениях плиты) оценивается величиной коэффициентов Ь], Ь2, Ъз, Ь4 . Параметры xj, Х2, Х3, х4 обозначают соответственно: Коэффициенты полинома (4.1) рассчитаны по формулам (4.2), матрица планов дана в табл. 4.4.
Анализ коэффициентов при неизвестных факторах (xt ч- лг4) и их сопоставление показывает следующее. Наибольшую значимость, а следовательно, влияние на конечный результат расчета, имеет отношение шага свай в свайном поле к шагу свай в крайних рядах. Следующим по значимости является шаг свай. Последними по значимости являются количество крайних рядов и толщина плиты. Однако назвать количество крайних рядов незначимым нельзя, так как при изменении шага свай в крайних рядах количество рядов, где увеличивается шаг свай, становится значимым (коэффициент i4=l 74). Отсюда можно сделать следующий вывод. При расчете плиты на свайном основании большее влияние на неравномерность деформаций основания фундамента имеют шаг свай в сплошном свайном поле, изменение шага свай в крайних рядах, количество крайних рядов. Поэтому в численном исследовании варьировались шаг свай, увеличение шага свай в крайних рядах, количество крайних рядах.
На основании выводов, сделанных в п. 4.2.1, выбраны варианты сплошных свайных полей, для которых выполнены расчеты. Все рассмотренные варианты сведены в табл. 4.4.ниє контактной задачи плиты на упругом основании, моделируемом совокупностью «пружин» (свай), реализованное в программном комплексе SCAD.Такое упрощение расчетной схемы позволяет получить достаточно точную информацию о качественных изменениях напряженно-деформированного состояния фундамента при изменении геометрических размеров и параметров свайного поля. При построении модели фундаментной плиты на сваях основание моделируется по модели Винклера. Главным достоинством этой модели является математическая простота. Недостатки модели заключаются в игнорировании распределительной способности основания. Для учета распределительной способности основания коэффициенты жесткости пружин (свай), которые являются основной характеристикой основания, моделируемого по модели Винклера, должны определяться адекватно их реальной работе в сплошном свайном поле при нагружении. Определение коэффициентов жесткости свай на основании теоретических расчетов свай, позволяет учесть разные условия нагружения свай в центре свайного поля и по краям путем изменения размера расчетной области, равной шагу свай в свайном поле (рис. 4.1) Поэтому в расчетах использованы результаты определения коэффициента жесткости свай, приведенные в таблице 4.3.В расчетах приняты следующие исходные данные: нагрузка принята распределенной по площади и равной 500 кН/м , толщина плиты во всех случаях равной 0,6 м, материал плиты — бетон класса В25.
В результате расчетов получены значения осадок основания сплошного свайного поля, объединенного плитой, построены эпюры осадок основания по длине фундамента и определена неравномерность деформаций основания (максимальная разность осадок). Кроме деформаций основания определялись реакции в сваях и изгибающие моменты в сечениях плиты. Сравнение результатов расчетов для свай различной длины показывает, что они практически не меняются при изменении длины свай, что позволяет в дальнейшем
