Методика экспериментальных исследований многорядных свайных ростверков под колонны | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №3 (62) март 2014 г.

Дата публикации: 13.02.2014

Статья просмотрена: 40 раз

Библиографическое описание:

Кочеткова М. В., Гусев Н. И., Паршина К. С. Методика экспериментальных исследований многорядных свайных ростверков под колонны // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 305-308. — URL https://moluch.ru/archive/62/9370/ (дата обращения: 23.09.2018).

Описана методика экспериментальных исследований многорядных свайных ростверков под колонны: численный эксперимент — с применением программы «Лира», основанной на методе конечных элементов, физический эксперимент — с использованием силовых установок.

Ростверк является одной из основных несущих конструкций зданий и сооружений. Ростверки свайных фундаментов могут быть ленточными, воспринимающими нагрузку от несущих стен, и отдельно стоящими под колонны каркасных зданий, с однорядным, двухрядным и шахматным расположением свай. Исследования работы ростверков могут быть теоретическими и экспериментальными, ценность которых заключается в выводах, касающихся напряжённо-деформированного состояния ростверков, методов расчёта и конструирования ростверков, рационального использования материалов — бетона и арматуры.

Многорядные свайные ростверки под колонны имеют сложное напряжённо-деформированное состояние. Нами были исследованы ростверки с помощью программы «Лира», основанной на методе конечных элементов, и с применением физического эксперимента.

Для численного эксперимента были выбраны варианты ростверков натуральных размеров. Рассмотрено 3 варианта двенадцатисвайного ростверка: при постоянном шаге свай в поперечном направлении 1200 мм, при постоянной высоте ростверка 900 мм и поперечном сечении свай 300×300 мм менялось расстояние между осями свай в продольном направлении и принималось 900, 1200, 1500 мм. Расчётные схемы ростверков определялись путём представления объёма ростверка в виде конечных элементов размером 100×200 мм и 150×200 мм. Отброшенную часть фундамента в расчётной схеме учитывали введением связи в каждом конечном элементе. Для каждого образца были получены величины нормальных, касательных и главные напряжений в центре тяжести каждого объемного элемента [1,2].

Численный эксперимент с применением программы «Лира» выявил уменьшение значений напряжений над сваями-стойками по мере их удаления от оси колонны. Это хорошо видно по характеру распределения нормальных напряжений  (рис.1). Поэтому, планируя физический эксперимент, важно было измерить напряжения или деформации над сваями-опорами.

Для физического эксперимента опытные образцы проектировались в виде моделей в масштабе 1:3. Опоры устанавливались с помощью регулировочных винтов, над которыми между двумя пластинами, по размеру соответствующих поперечному сечению сваи 100 мм, в вертикальном направлении были поставлены трубы длиной 100 мм, толщиной 4 мм и диаметром 89 мм. При нагружении образца, под действием сжимающих усилий, трубы упруго деформировались. Деформации труб были измерены с помощью индикаторов (пластины были подготовлены специальным образом, чтобы можно было на их углах установить индикаторы часового типа) и с помощью тензодатчиков (было наклеено по 4 тензодатчика на каждую трубу, с базой 20 мм, снятие показаний с датчиков осуществляли прибором АИД-4).

На рис. 2 представлена схема силовой установки для испытаний ростверков под колонны при многорядном расположении свай. Силовая установка представляла собой две металлические рамы, состоящие из боковых стоек, закрепленных в ручьях силового пола, и поперечных балок-траверс, жестко соединенных со стойками. Нагружение ростверков производили гидравлическим домкратом ДГ-200 через металлическую пластину, имитирующую колонну [3].

При подготовке и в процессе испытаний сделали зачистку и побелку поверхности бетона образцов для визуального наблюдения за образованием и развитием трещин. Тензодатчики наклеивали на бетонное поле и нижние стержни продольной арматуры. Нагружение производилось поэтапно на 5–10 % от предполагаемой разрушающей нагрузки.


Рис. 1. Эпюры sz, т/м2, по середине ростверка

Рис. 2. Схема силовой установки для испытаний многорядных свайных ростверков под колонны: 1 — металлическая рама; 2 — гидравлический домкрат ДГ — 200; 3 — система распределительных траверс; 4 — испытываемый образец; 5 — винтовая опора; 6 — металлическая труба.


Современные компьютерные программы позволяют реализовать различные математические модели анализируемых вариантов несущих конструкций и даже проследить процесс появления и развития трещин. Однако, компьютерные модели, основанные на классических теориях пластичности, не могут учесть всю специфику деформирования железобетона, реальные физико-механические процессы, протекающие при деформировании твёрдого тела. Исследования физических моделей остаются наиболее надёжным способом выявления характера образования и развития трещин, схемы разрушения, характера распределения деформаций (напряжений), закономерности изменения разрушающих усилий, и усилий образования трещин при изменении исследуемых факторов.

Рассмотренные методики физического и численного экспериментов неоднократно применялись для оценки работы многорядных свайных ростверков под колонны.

Особенностями напряжённо-деформированного состояния ростверков под колонну при многорядном расположении свай являются уменьшение значений напряжений над опорами-сваями по мере удаления их от оси колонны с одновременным уменьшением рабочей площади свай-опор, а также пространственная ориентация участков ростверка, в пределах которых концентрируются главные сжимающие и растягивающие напряжения.

Литература:

1.         Корнюхин, А. В. Экспериментально-теоретические исследования толстых плит [Текст]/ А. В. Корнюхин, М. В. Кочеткова, О. В. Снежкина. — Пенза: ПГУАС, 2013. — 131 с.

2.         Кочеткова, М. В. Совершенствование методов расчёта многорядных свайных ростверков под колонны [Текст] / М. В. Кочеткова, О. В. Снежкина, А. В. Корнюхин. — Пенза: ПГУАС, 2011. — 139 с.

3.         Кочеткова, М. В. Экспериментальная оценка работы ростверков [Текст] / М. В. Кочеткова, Н. И. Гусев, О. В. Снежкина, К. С. Паршина — Пенза: ПГУАС, Региональная архитектура и строительство, № 1 (18), 2014.

Основные термины (генерируются автоматически): физический эксперимент, численный эксперимент, силовая установка, ростверк, развитие трещин, ось колонны, напряженно-деформированное состояние ростверков, уменьшение значений напряжений, многорядное расположение свай, гидравлический домкрат.


Похожие статьи

Численные исследования работы ростверков под колонну при...

Представлены результаты расчётов ростверков под колонны при многорядном расположении свай, опирающихся на скальный грунт, по программе «Лира», основанной на методе конечных элементов.

Развитие трещин в бетоне ростверков под колонны при...

Выявлена закономерность характера образования и развития трещин в ростверках под колонны путём физических экспериментов. Ключевые слова: ростверки под колонну при многорядном расположении свай, напряжённо-деформированное состояние...

Экспериментальное исследование несущей способности...

Для передачи вдавливающей нагрузки на опытную сваю посредством гидравлического домкрата были устроены анкерные сваи

детальную оценку напряженно-деформированного состояния при упруго-пластическом характере деформирования [1; 4, с. 182; 5, с. 184].

Исследование напряженно-деформированного состояния...

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины.

Особенности напряженно-деформированного состояния...

Рис. 2. Классификация трещин коротких балок. Особенности напряженно-деформированного состояния коротких балок.

Кроме того, увеличивается значение главных сжимающих напряжений у внутренней грани наклонного участка.

Статьи по ключевому слову "напряженно-деформированное..."

Развитие трещин в бетоне ростверков под колонны при изменении основных факторов. Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г. — Тошин Д. С.

Численные исследования работы ростверков под колонну при многорядном расположении свай.

Влияние механической прочности и остаточных напряжений на...

Сак, вычислив упругую энергию трещины при действии напряжений и применив энергетический принцип Гриффитса, установил формулу для определения значений

Прочностные свойства реальных твердых тел существенно зависят от напряженно-деформированного состояния в...

Расчет напряженно-деформированного состояния...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины. Исследование термодиффузионного разделения многокомпонентных смесей в цилиндрической колонне.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Численные исследования работы ростверков под колонну при...

Представлены результаты расчётов ростверков под колонны при многорядном расположении свай, опирающихся на скальный грунт, по программе «Лира», основанной на методе конечных элементов.

Развитие трещин в бетоне ростверков под колонны при...

Выявлена закономерность характера образования и развития трещин в ростверках под колонны путём физических экспериментов. Ключевые слова: ростверки под колонну при многорядном расположении свай, напряжённо-деформированное состояние...

Экспериментальное исследование несущей способности...

Для передачи вдавливающей нагрузки на опытную сваю посредством гидравлического домкрата были устроены анкерные сваи

детальную оценку напряженно-деформированного состояния при упруго-пластическом характере деформирования [1; 4, с. 182; 5, с. 184].

Исследование напряженно-деформированного состояния...

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины.

Особенности напряженно-деформированного состояния...

Рис. 2. Классификация трещин коротких балок. Особенности напряженно-деформированного состояния коротких балок.

Кроме того, увеличивается значение главных сжимающих напряжений у внутренней грани наклонного участка.

Статьи по ключевому слову "напряженно-деформированное..."

Развитие трещин в бетоне ростверков под колонны при изменении основных факторов. Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г. — Тошин Д. С.

Численные исследования работы ростверков под колонну при многорядном расположении свай.

Влияние механической прочности и остаточных напряжений на...

Сак, вычислив упругую энергию трещины при действии напряжений и применив энергетический принцип Гриффитса, установил формулу для определения значений

Прочностные свойства реальных твердых тел существенно зависят от напряженно-деформированного состояния в...

Расчет напряженно-деформированного состояния...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины. Исследование термодиффузионного разделения многокомпонентных смесей в цилиндрической колонне.

Задать вопрос