БУРОВІ ПАЛІ З РОЗШИРЕННЯМ – ШЛЯХ БЕЗПЕЧНОГО БУДІВНИЦТВА НА ЛЕСОВИХ

ПРОСІДАЮЧИХ ҐРУНТАХ ВІД ВЛАСНОЇ ВАГИ

ДП ДП "Державний науково-дослідний інститут "Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій" будівельних конструкцій" 

Канд. техн. наук, професор М.В. Корнієнко

Мол. наук. спів. Д.А. Карпенко

Всеукраїнський науково-практичний семінар “ВІДМОВИ В ГЕОТЕХНІЦІ”

м. Полтава, 3-4 листопада 2010р.

Ëóöüê

Ëüâ³â

Óæãîðîä²âàíî-Ôðàíê³âñüê

Òåðíîï³ëü

гâíåÆèòîì èð

Õìåëüíèöüêèé

³ííèöÿ

Êè¿â

×åðí³ã³âÑóìè

Ï îëòàâà Õàðê³â

Ëóãàíñüê

Äîíåöüê

Çàïîð³ææÿ

Äí³ïðîïåòð³âñüê

Õåðñîí

ѳì ôåðîïîëü

Ì èêîëà¿â

Îäåñà

ʳðîâîãðàä

×åðêàñè

×åðí³âö³

- òåðèòî ð³¿, ùî ì î æóòü ï ðî ñ³äàòè ï ³ä 䳺þâëàñí î ¿ âàãè ï ðè âî äî í àñè÷åí í ³

Рис. 1 - Схема поширення лесових ґрунтів на території України,які можуть просідати під дією власної ваги

Рис. 2 – Приклади деформацій будівель на лесових ґрунтах, які просідають під дією власної ваги при замочуванні

1 – палі; 2 – джерело замочування; 3 – крива розповсюдження води в сторони від джерела замочування; 4 – підйом рівня ґрунтових вод;

5 – підстеляючий шар

- джерело замочування розташоване безпосередньо у межах пальового фундаменту, коли грунт по всій площі контакту палі з оточуючим і просідаючим ґрунтом знаходяться в задовільному стані;

- джерело розташоване на деякій відстані від пальового фундаменту, внаслідок чого у верхній його частині грунт має природну або встановлену вологість, а в нижній – близьку до повного водонасичення;

- поступовий підйом рівня ґрунтових вод, який призводить до підвищення вологості ґрунтів аж до повного водонасичення, в зв’язку з чим у верхній частині взаємодія палі з ґрунтом визначається природною або встановленою вологістю, а в нижній – повним водонасиченням ґрунту.

ВИПАДКИ ЗАМОЧУВАННЯ ПАЛЬОВОГО ФУНДАМЕНТУ

I)

II)

III)

N

R

q

1

2

3

-f

+f

f=0

- ÷àñòèí à ëåñî âî ¿ òî âù³, ùî ï ðî ñ³äàºï ðè 䳿 âëàñí î ¿ âàãè ãðóí òó;1- ëåñî âèé ï ðî ñ³äàþ÷èé ãðóí ò, äåôî ðì àö³¿ÿêî ãî í åï åðåâèùóþòü î ñ³äàí í ÿ ï àë³ ï ³äí àâàí òàæåí í ÿì ;

2

- ï ³äñòåëÿþ÷èé øàð í åï ðî ñ³äàþ÷î ãîãðóí òó.3

Óì î âí ³ ï î çí à÷åí í ÿ:

Рис. 3 – Опір грунту по бічній поверхні палі при розвитку сил негативного (довантажуючого) тертя

Причини виникнення негативного (довантажуючого) тертя в умовах сучасної міської забудови при наявності

лесових просідаючих ґрунтів просідання поверхневих шарів лесової товщі під власною вагою при їх водонасиченні, коли опереджаючі деформації оточуючого ґрунту викликають нависання його на стовбурі палі;

додаткове привантаження основи при плануванні будівельних майданчиків підсипкою з метою підвищення відмітки території;

завантаження поверхні ґрунту тривалими діючими навантаженнями (на деяких промислових підприємствах навантаження на підлоги перевищують 300 кН/м2);

змінення об’ємної ваги ґрунтів (зняття виважувальної дії води) в результаті пониження рівня ґрунтових вод;

дія на грунт автотранспорту і промислових установок, які здатні визвати додаткове просідання лесових водонасичених товщ передусім всього за рахунок динамічної дії.

fi,ï ð. f i,ï ð. f i,ï ð.

f i,ï ð.

fi,í åï ð. fi,í åï ð. fi,í åï ð. fi,í åï ð.h'

sl.g

Hsl

Hsl

Hsl

Hsl

mt

à) ³ â) - ëåñî âèé ãðóí ò ï ðèðî äí î ¿ âî ëî ãî ñò³;á) ³ ã) - âî äî í àñè÷åí èé ëåñî âèé ãðóí ò

hsl.g

h'sl

.g

hsl.g

mt

Рис. 4 – Розрахункові схеми одиночних паль в лесових ґрунтах, що просідають під дією власної ваги: Hsl – лесова товща; h’

sl.g – товща лесового ґрунту, що просідає під дією власної ваги

на величину осідання палі під навантаженням; hsl.g – зона просідання лесового ґрунту від власної ваги

Рис. 5 - Графіки залежності S = f (N) за результатами випробування одиночних буронабивних паль різної конструкції на стиск: 1 – паля звичайного діаметру; 2 – паля з розширенням

Рис. 7 - Просторова задачаРис. 6 - Плоска задачі

інтерфейс тертя бетону по ґрунту

Скінченно-елементна модель взаємодії ґрунтового масиву і палі з розширенням

Процес буріння

Процес буріння

Рис. 8 - Буріння свердловини до заданої позначки

Поетапний метод числового моделювання технологічного процесу

Процес розширення Бетонування

Рис. 9 - Розширення в нижній частині палі Рис. 10 - Заповнення свердловини бетонною сумішшю

Поетапний метод числового моделювання технологічного процесу

Бетонування

Рис. 11 - Заповнення бетонною сумішшю свердловини

Рис. 12 - Поетапне прикладання навантаження на палю

Поетапний метод числового моделювання технологічного процесу

Рис. 13 - Ізополя осідання палі з розширенням (плоска і тривимірна постановка задачі)

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

На будівельних майданчиках з лесовими ґрунтами, які при замочуванні просідають під дією власної ваги - буронабивні палі з розширенням мають значні переваги над палями без розширення, як за деформаціями, так і за несучою здатністю.

Проявлення сил негативного тертя пов’язане зі зміною НДС на значній відстані від стовбура палі і при цьому зона зміни збільшується до поверхні. На величину несучої здатності значно впливають зміни ґрунту під розширенням за рахунок ущільнення ґрунту.

Приведена вище методика розрахунку, дозволяє досліджувати роботу буронабивних паль з розширенням в просідаючих ґрунтах від власної ваги при різних випадках замочування і оцінювати НДС з точністю необхідною для вибору конструктивних заходів при проектуванні.

У всіх випадках палі з розширенням мають достатню несучу здатність для зведення будівель і споруд з підвищеними навантаженнями. При цьому деформації основи є мінімальними. Це дає можливість уникнути відмови пальових фундаментів в умовах підтоплення лесових територій, для яких спостерігаються просідання під власною вагою.

ДЯКУЮ ЗА ДЯКУЮ ЗА УВАГУУВАГУ