Сравнительный анализ «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №22 (260) май 2019 г.

Дата публикации: 30.05.2019

Статья просмотрена: 56 раз

Библиографическое описание:

Савиков Р. А. Сравнительный анализ «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции // Молодой ученый. — 2019. — №22. — С. 195-199. — URL https://moluch.ru/archive/260/59964/ (дата обращения: 14.12.2019).



Приведены общие сведения о конструкции «стена в грунте». Рассматривается моделирование «стены в грунте» в ПК ЛИРА-САПР в качестве ограждающей и несущей конструкции. Проведен сравнительный анализ результатов обоих расчетных случаев.

Ключевые слова: стена в грунте, ограждающая конструкция, несущая конструкция, моделирование.

Активно развивающееся новое строительство в плотной городской застройке подразумевает под собой освоение подземного пространства и устройство открытых котлованов. Наличие в Санкт-Петербурге специфических геологических и гидрологических условий сильно осложняют данный процесс.

Такие методы ограждения котлована, как металлический шпунт различных профилей, стена из буросекущихся или бурокасательных свай, траншейная стена в грунте, успешно применяются в мировой практике строительства. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки, а также особые условия применения.

Общие сведения оконструкции «стены вгрунте»

«Стена в грунте» представляет собой конструкцию ограждений стенок котлована, состоящую из железобетонных панелей толщиной 400, 600, 800, 1200 мм. Панели армируются отдельными каркасами и отделяются друг от друга специальными ограничителями. Производство работ ведется захватками в узких и глубоких траншеях. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) с одновременной откачкой вытесняемого бентонитового раствора, под защитой которого ведется устройство траншеи [1].

Основные преимущества конструкции:

  1. Высокая жесткость и несущая способность;
  2. Способность воспринимать высокие нагрузки, в том числе от наземных конструкций, когда «стена в грунте» является несущей;
  3. Щадящая технология устройства «стены в грунте», которая позволяет выполнять работы в непосредственной близости к существующей застройке;
  4. Возможность проводить в работы в зонах наличия элементов старых фундаментов, валунов, искусственных препятствий и труднопроходимых грунтах.

Исходные данные для сравнительного анализа

Согласно заданию требуется рассмотреть два проектных решения «стены в грунте» в качестве ограждающей и несущей конструкции.

Проектируемое здание имеет семь надземных и два подземных этажа. Габариты «стены в грунте» в плане представлены на рис. 1. Монолитные панели, из которых состоит «стена в грунте», выполнены из бетона класса В30, W8, F150 по ГОСТ 26633–2012. Толщина ограждающей конструкции — составляет 600 мм, толщина несущей конструкции — 800 мм. В котловане предусмотрена двухуровневая распорная система из металлических труб 1020х10 мм.

Рис. 1. «Стена в грунте» в плане

Согласно выполненным инженерно-геологическим изысканиям на данном участке строительства по глубине конструкции представлены разные инженерно-геологические элементы, отраженные на разрезе на рис. 2. Физико-механические свойства грунтов, которые были учтены при расчете давления на «стену в грунте» указаны в таблице 1.

Рис. 2. «Стена в грунте» с привязкой к инженерно-геологическому разрезу

Таблица 1

ИГЭ

Тип грунта

, кН/м3

, град

, кПа

, м

1

Насыпные грунты: супеси, пески со строительным мусором

18

10

1

0.5

2

2

Суглинки тяжелые пылеватые тугопластичные (по св. тугопластичные) коричневато-серые ленточные, выветрелые, ожелезненные)

18.9

15

14

0.943

2.5

4

Суглинки легкие пылеватые мягкопластичные (по св. мягкопластичные) серые слоистые

19.7

10

7

0.748

0.8

6

Суглинки легкие пылеватые мягкопластичные (по св. мягкопластичные) серые слоистые

20.5

17

19

0.615

2.5

7

Пески пылеватые плотные серые насыщенные водой с прослоями супеси, разнозернистого песка

21.5

33

5

0.45

3.8

8

Супеси пылеватые твердые серые с гравием, галькой, валунами

22.4

28

100

4.4

Учет работы грунта при расчете

Применяется классическая теория Кулона с упрощением, основным моментом которой является рассмотрение несвязного грунта, поэтому давление грунта на боковую поверхность конструкции принято согласно послойному методу расчёта.

Внешней нагрузкой на ограждающую котлован конструкцию «стена в грунте» является распорное (активное) давление грунта, которое включает в себя нагрузку от грунта за ограждающей стенкой котлована и полезную нагрузку по бровке котлована. Отпорное (пассивное давление) возникает ниже уровня откопки котлована и препятствует смещению заглубленной части ограждения, обеспечивая устойчивость против выпора грунта [2, с. 54].

Активное (пассивное) давление на конструкцию «стены в грунте» в соответствии с СП 22.13330.2016 определяется по формуле:

где — равномерно распределенная нагрузка на поверхности засыпки;

— объемный вес грунта, кН/м3;

— глубина, м;

— коэффициент активного (пассивного) давления, величина которого при горизонтальной поверхности засыпки, вертикальной стенке и угле трения грунта о стенку определяется по формуле

где — угол внутреннего трения грунта.

Рис. 3. Схема приложения активного и пассивного давления на конструкцию «стена в грунте»

Моделирование ирасчет железобетонной конструкции «стена вгрунте»

При моделировании «стены в грунте» в ПК ЛИРА-САПР использовались 3-х и 4-х узловые плоские конечные элементы, а именно КЭ-42 и КЭ-44 соответственно. Расчет производился в линейной постановке задачи для наиболее критического этапа работ, когда произведена откопка от уровня дна котлована и установлены оба уровня распорной системы.

Согласно указаниям СП 63.13330.2016 и СП 52–103–2007 расчет железобетонных конструкций проводится по прочности, трещиностойкости, а также определяются максимальные перемещения «стены в грунте».

Ограждающая конструкция, схема которой приведена на рис. 4, работает на изгиб, поэтому основной нагрузкой, оказывающей на нее влияние, будут изгибающие моменты. В случае, когда «стена в грунте» выступает не только как ограждение котлована, но и как несущая конструкция подземных этажей здания, она рассчитывается как изгибаемый внецентренно-сжатый элемент, так как воспринимает значительные продольные усилия. Данная схема представлена на рис. 5.

Рис. 4. Расчетная модель ограждающей конструкции в ПК ЛИРА-САПР

Рис. 5. Расчетная модель несущей конструкции в ПК ЛИРА-САПР

Сравнение результатов расчета ипринятого армирования конструкции

По результатам расчета «стены в грунте» получены значения усилий , а также значений перемещений конструкции, которые показаны в таблице 2.

Таблица 2

Параметр результата расчета

Значения параметров при следующих вариантах проектирования конструкции:

«стена вгрунте» вкачестве ограждающей конструкции

«стена вгрунте» вкачестве несущей конструкции

Изгибающий момент , т*м

86

100

Изгибающий момент , т*м

129

144

Перемещения вдоль оси X, мм

65

70

Перемещения вдоль оси Y, мм

68

72

Также для каждого варианта конструирования «стены в грунте» было подобрано армирование, результаты которого сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Принятое армирование

Значения параметров при следующих вариантах проектирования конструкции:

«стена в грунте» в качестве ограждающей конструкции

«стена в грунте» в качестве несущей конструкции

Вертикальное

28А500С

32А500С

Горизонтальное

12А500С

12А500С

Выводы:

  1. Выбор между «стеной в грунте» в качестве несущей или ограждающей зависит, в основном, от их требуемого функционального назначения в будущем.
  2. Использование «стены в грунте» в качестве несущей конструкции позволяет сократить материалоемкость проекта.
  3. Применение «стены в грунте» в качестве несущей конструкции позволяет сократить объем выполняемых строительно-монтажных работ.

Литература:

  1. Зубков Б. М., Перлей Е. М., Раюк В. Ф. и др. Подземные сооружения, возводимые способом «стена в грунте». — Л.: Стройиздат, 1977. — 200 с.
  2. Мангушев Р. А., Никифорова Н. С., Конюшков В. В., Осокин А. И., Сапин Д. А. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. М.: АСВ, 2013. — 256 с.
Основные термины (генерируются автоматически): несущая конструкция, грунт, ограждающая конструкция, стен, изгибающий момент, значение параметров, давление грунта, пассивное давление, расчетная модель, вариант проектирования конструкции.


Похожие статьи

Особенности формирования подземного пространства...

В данной статье рассматривается актуальность высотного строительства, факторы, определяющие возможность масштабного освоения подземного пространства. Приводится анализ инженерно-геологических условий площадки, вариантное проектирование в качестве...

Обоснование конструктивного решения сохранения несущей...

Ключевые слова: допускаемое избыточное давление, предохранительные конструкции

Основным назначением предохранительных конструкций является снижение нагрузок

В первом варианте принимаем, что наружное ограждения здания сплошное и выполнено из...

Oценкa влияния грунтoцементных кoнструкций нa oснoве...

Прaвилa oбследoвaния несущих стрoительных кoнструкций здaний и сooружений: СП

Значению будет соответствовать свое предельное значение несущей способности грунта.

6. На начальном линейном участке при возрастании бокового давления в три раза, модуль...

Инновационный способ энергоэффективного кольцевого...

 — активное горизонтальное давление армирующей системы (рис. 2). Рис. 2. Расчетная схема кольцевого армирования грунта с

В первом варианте кольцевое преднапряжение грунта осуществлялось с некоторым наперед заданным опозданием по отношению к траектории...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

стены (пассивное давление) σп; вес грунта на малой консоли подпорной стены Р1; вес грунта по призме обрушения со стороны удерживаемого грунта

При расположении подпорной стены вдоль движения автотранспорта давление от колес приводится к эквивалентной нагрузке...

Опыт модификации конструкции антенного сооружения

Нагрузка задавалась в виде давлений. Поскольку давление пропорционально квадрату

Поскольку при расчете статической прочности конструкции выявлен достаточно большой уровень

Предельное значение повреждения может лежать в довольно широких приеделах в...

Повышение тепловой защиты здания при использовании...

Рассмотрим вариант применения трехслойных ограждающих конструкций в реконструкции ограждающих конструкций детского сада в поселке Боровский Тюменской области (Рисунок 2). Рис. 2. План первого этажа здания детского сада. В качестве наружного стенового ограждения...

Деформации зданий и сооружений и порядок их выявления

5) Перекос конструкции (только для относительно жестких зданий и сооружений)

Возводимые высотные здания и сооружения различаются по значению и конструкции.

Экспериментальное исследование несущей способности и деформации основания одиночной...

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

Пористость грунта уменьшается, а находящаяся в порах вода испытывает повышенное поровое давление, уменьшая силы трения грунта, взвешивающе

Значению будет соответствовать свое предельное значение несущей способности грунта для данного периода времени в виде...

Похожие статьи

Особенности формирования подземного пространства...

В данной статье рассматривается актуальность высотного строительства, факторы, определяющие возможность масштабного освоения подземного пространства. Приводится анализ инженерно-геологических условий площадки, вариантное проектирование в качестве...

Обоснование конструктивного решения сохранения несущей...

Ключевые слова: допускаемое избыточное давление, предохранительные конструкции

Основным назначением предохранительных конструкций является снижение нагрузок

В первом варианте принимаем, что наружное ограждения здания сплошное и выполнено из...

Oценкa влияния грунтoцементных кoнструкций нa oснoве...

Прaвилa oбследoвaния несущих стрoительных кoнструкций здaний и сooружений: СП

Значению будет соответствовать свое предельное значение несущей способности грунта.

6. На начальном линейном участке при возрастании бокового давления в три раза, модуль...

Инновационный способ энергоэффективного кольцевого...

 — активное горизонтальное давление армирующей системы (рис. 2). Рис. 2. Расчетная схема кольцевого армирования грунта с

В первом варианте кольцевое преднапряжение грунта осуществлялось с некоторым наперед заданным опозданием по отношению к траектории...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

стены (пассивное давление) σп; вес грунта на малой консоли подпорной стены Р1; вес грунта по призме обрушения со стороны удерживаемого грунта

При расположении подпорной стены вдоль движения автотранспорта давление от колес приводится к эквивалентной нагрузке...

Опыт модификации конструкции антенного сооружения

Нагрузка задавалась в виде давлений. Поскольку давление пропорционально квадрату

Поскольку при расчете статической прочности конструкции выявлен достаточно большой уровень

Предельное значение повреждения может лежать в довольно широких приеделах в...

Повышение тепловой защиты здания при использовании...

Рассмотрим вариант применения трехслойных ограждающих конструкций в реконструкции ограждающих конструкций детского сада в поселке Боровский Тюменской области (Рисунок 2). Рис. 2. План первого этажа здания детского сада. В качестве наружного стенового ограждения...

Деформации зданий и сооружений и порядок их выявления

5) Перекос конструкции (только для относительно жестких зданий и сооружений)

Возводимые высотные здания и сооружения различаются по значению и конструкции.

Экспериментальное исследование несущей способности и деформации основания одиночной...

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

Пористость грунта уменьшается, а находящаяся в порах вода испытывает повышенное поровое давление, уменьшая силы трения грунта, взвешивающе

Значению будет соответствовать свое предельное значение несущей способности грунта для данного периода времени в виде...

Задать вопрос