О корректировке расчета осадок плитно-свайных фундаментов

высотных зданий

 

д.т.н., Бровко И.С., к.т.н.,. Байболов (ЮКГУ им. М. Ауезова),

к.т.н.,. Енкебаев С.Б. (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева)

 

Высотный «Комплекс зданий «Изумрудный квартал» на Водно-зелёном бульваре в городе Астане (рисунок 1) состоит из трёх зданий различной этажности и планировки.

В рамках данной статьи было рассмотрено значение модуля деформации, полученного при штамповых испытаниях в соответствии с ГОСТ 20276-85 «Методы полевого определения характеристик деформируемости» для центрального здания «Комплекса зданий «Изумрудный квартал» на Водно-зелёном бульваре в городе Астане пятно 2, блок А, которое представляет собой пятидесяти трёх этажное здание в форме неправильного прямоугольника с дополнительным одним подвальным этажом.

Общее количество расчётных уровней по проекту пятьдесят пять. На сегодняшний день построено двенадцать (строительство временно приостановлено). Башенная часть здания окружена по периметру трёхэтажной стилобатной частью, с двумя надземными и одним подземным этажами. Фундаменты здания запроектированы плитно-свайными  с буронабивными сваями диаметром 600 мм и длиной 11,0-12,0 м.  Расчётная нагрузка от здания без учёта собственного веса фундамента составила 544,3 кН/м2.

Несущий слой согласно инженерно-геологического отчёта (таблица 1) – №4 суглинки, твёрдые с включениями дресвы и щебня до 10-25%, мощностью от 4,2 до 9,0 м. Значение модуля деформации равно 15,2 МПа.

В начале и во время строительства за зданием проводился геотехнический мониторинг. Результат последних наблюдений на конец постройки 12-го этажа показал максимальное вертикальное перемещение здания 2,3 мм.

Для определения несущей способности были проведены полевые испытания двух буронабивных свай статическими вертикально-вдавливающими нагрузками. Испытанию были подвергнуты свая  №65 и №546 диаметром 630 мм и 600 мм (рисунок 2).

При приложенной нагрузке, равной 2600 кН, на сваю №546, её осадка составила 5,66 мм. Осадка сваи №65 составила 6,54 мм при максимально приложенной нагрузке 3000 кН. При этом расчёт осадки одиночной сваи с использованием результатов инженерно-геологических исследований площадки по методу, изложенному в МСП 5.01-101-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» п.7.35., показал: осадку сваи №65  -37,95 мм, осадку сваи №546 -30,88 мм. 


Рисунок 1 - Комплекс зданий «Изумрудный квартал» на Водно-Зелёном

бульваре в городе Астане

 

Таблица - 1 Инженерно-геологоические условия участка

 

 

Расчётная осадка  отличается от фактической осадки одиночной сваи  (): свая №65 -5,8 раз; свая №546 -5,45 раз.

 

Рисунок 2. Схема расположения контрольных буронабивных свай

 

Был выполнен расчёт осадки свайно-плитного фундамента методом конечных элементов в пространственной постановке на программном комплексе «Plaxis». В исходных данных характеристики грунтового основания задавались в соответствии с результатами инженерно-геологических изысканий (таблицу 1). Грунтово-свайный массив был представлен как один элемент с приведённым модулем деформации. Нагрузка была задана соответствующая 12-ти этажам на фундаментную плиту, т.е. . В результате максимальная осадка здания для 12-ти этажей составила 38,69 мм (рисунок 3), т.е. значительно превышающая фактическую осадку 2,3 мм. Был проделан перерасчёт значения модуля деформации грунта на уровне подошвы сваи. Были использованы методы, предложенные в работах профессора, д.т.н. М.И. Горбунова-Посадова и др. [1], профессора, д.т.н. З.Г. Тер-Мартиросяна [2]. В них предлагается при расчёте осадки фундамента вводить переходный коэффициент для модуля деформации, который бы учитывал то, что площадь штампа при его определении отличается от площади фундамента крупномасштабного здания. Расчёт по М.И. Горбунову-Посадову [1] дал значение такого переходного коэффициента , а по З.Г. Тер-Мартиросяну [2] . Помимо этого значение модуля деформации было определено обратным методом, основанным на методе расчёта осадки комбинированных свайно-плитных фундаментов ([3] п.7.4.10) и на результатах статических испытаний свай вдавливающей нагрузкой. По такой методике значение .

В соответствии с вышеизложенным в расчёт методом конечных элементов был дополнительно введён «коэффициент», полученный из результатов статических испытаний свай на вдавливающую нагрузку m=5,45 (наименьший из всех выше определённых). С учётом этого параметра значение модуля деформации несущего слоя было откорректировано, и был проделан перерасчёт осадки здания. В результате максимальная осадка здания для 12-ти этажей составила 9,02 мм (рисунок 3).

C:\Users\User\Desktop\2.jpg  C:\Users\User\Desktop\1.jpg

 

Рисунок 3. График осадки здания       Рисунок 4.График осадки сваи S от на

                                                                    грузки P (свая №546).        

 

Кроме этого методом конечных элементов была смоделирована одиночная свая с реальными параметрами и её расчёт на максимально приложенную нагрузку по результатам статических испытаний. Расчёт был проделан в соответствии с данными геологии, а так же с учётом корректирующего коэффициента для модуля деформации (рисунок 4). 

Анализ полученных данных, а так же анализ по результатам статических испытаний свай на других строительных площадках показал, что чаще всего приемлемо для объектов высотного строительства в городе Астане значения в диапазоне .

 

Список использованной литературы

 

1       М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова, В.И. Соломин. Расчёт конструкций на упругом основании. Москва: Стройиздат, 1984.

2       З.Г. Тер-Мартиросяну Основания, фундаменты и механика грунтов выпуск 2. Москва: НИИОСП, 2006.

3       МСП 5.01-101-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. Астана, 2007.

4       ГОСТ 20276-85 «Методы полевого определения характеристик деформируемости». Москва: НИИОСП, 1984.