Влияние точности определения перемещений буронабивных свай на результаты анализа их реакции от действия горизонтальных нагрузок
Автор: Соснин Алексей Викторович, Абросов Александр Александрович
Рубрика: Основания и фундаменты, подземные сооружения
Статья в выпуске: 4 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
В статье предложен один подход к повышению достоверности определения значений горизонтальных перемещений (x), изгибающих моментов (M), поперечных сил (Q), реакции грунта по боковой поверхности (R) для буронабивных свай большого диаметра, испытанных горизонтальными нагрузками. В качестве основного объекта исследований принята буронабивная свая диаметром 1,5 м длиной 12,5 м (далее - свая ТР15), испытанная горизонтальными нагрузками (P) различной интенсивности. Предложенный подход предусматривает построение и сопоставление по глубине (z) эпюр реакций х(z), M(z), Q(z), R(z), полученных с применением следующих двух процедур (способов). Способ 1 основан на классическом дифференцировании эпюры углов поворотов φ(z) нормальных сечений сваи, способ 2 - на непосредственном дифференцировании эпюры M(z), полученной из результатов конечно-элементного анализа на модели свайной конструкции, предусматривающей применение эпюры x(z), определенной способом 1 для задания параметров контрольных точек, расположенных на глубине (z) по длине сваи. Авторами получены кривые распределения значений коэффициента пропорциональности K и коэффициента постели CZ(z) по длине испытанной сваи. Работа выполнена с применением результатов полевых экспериментов, которые провели G. Price и I.F. Wardle (1987), в частности с применением измерений угловых смещений (φ) контрольных точек по длине сваи. Эпюры построены авторами в системе математики MathCAD; расчеты M(z) для способа 2 выполнены с учетом особенностей нелинейного деформирования железобетонных конструкций в SAP2000. Для оценки достоверности значений M(z), Q(z), R(z), полученных указанными методами, учитывалось несколько критериев соответствия. Установлено, что незначительные отклонения кривой φ(z), построенной с применением аналитической функции, при огибании ею дискретных значений (φ), зафиксированных при инклинометрических измерениях, оказывают значительное влияние на достоверность построения эпюр M(z), Q(z), R(z). Показано, что при таком незначительном отклонении для сваи TP15 при нагрузке P = 1200 кН расхождение в оценках между значениями смещений (x) составляет 0,7 %, но расхождения между максимальными значениями (M), (Q) и (R) уже определяются равными 30, 30 и 38 % соответственно. Установлено, что зависимости K(z) и CZ(z), полученные для испытанной сваи при различных нагрузках (P) в уровне поверхности земли, имеют кардинально разный вид. Последнее следует объяснять нелинейной работой грунта и особенностями неупругого поведения свай при горизонтальных нагрузках большой интенсивности.
Полевые испытания свай горизонтальными нагрузками, буронабивные сваи большого диаметра, реакция грунта по боковой поверхности сваи, коэффициент пропорциональности k, инклинометрические измерения, угловые перемещения сваи, точка перегиба сваи в грунте
Короткий адрес: https://sciup.org/147239523
IDR: 147239523 | УДК: 624.154.53:69.058:624.042.1 | DOI: 10.14529/build220402
Influence of displacements determination accuracy of bored piles on analysis results of their response under lateral loads
An approach to improve of determination reliability of horizontal displacements (x), bending moments (M), shear forces (Q), horizontal soil reaction (R), which describes of soil reaction along surface, for large-diameter bored piles under lateral loads is proposed. in the article. As the research object a bored pile with 1.5 m diameter and 12.5 m length (hereinafter referred to as the TP15 pile), tested under lateral loads (P) with various intensity, was taken. The proposed approach provides for construction and comparison on depth (z) reaction diagrams x(z), M(z), Q(z), R(z), obtained using two following ways (methods). Method #1 based for classical differentiation of a rotation angles φ(z) curve for normal sections of the pile, method #2 - provides direct differentiation of a M(z)-diagram obtained from FEM-analysis results under a pile model, which involves using of lateral displacements on x(z)-curve, which were determined with the method #1 for assign of parameters for check points located at a depth (z) along of the pile length. The authors obtained distribution diagrams of K-coefficient and a subgrade-soil-resistance coefficient CZ (in a formulation of SP 24.13330) along length of the tested pile. The research was carried out using results of in-situ experiments conducted by G. Price and I.F. Wardle (1987), in particular using measurements of angular displacements (φ) of check points along length of the pile. The diagrams (curves) were plotted by the authors in MathCAD; computational estimations of M(z)-curves for method #2 are made in SAP2000 taking into account non-linear deformations of reinforced concrete members. For reliability assessments of M(z), Q(z), R(z) values obtained by these two methods, several assessment criteria were accepted. It has been established that slight deviations of a φ(z)-curve plotted using analytical function, when it envelopes discrete φ-values obtained during inclinometric measurements, these slight deviations have a significant influence on calculation reliability of M(z), Q(z), R(z). It is shown that at the slight deviations of a φ(z)-curve for the TP15 under P = 1200 kN a discrepancy between displacement values (x) determined 0.7%, discrepancies between maximum values of (M), (Q) and (R) are 30, 30 and 38% respectively. It has been established that K(z) and CZ(z) dependencies obtained for the pile at different load (P) at land-surface level have a radically different view. This feature should be explained by peculiarities of non-linear behavior of soil and inelastic reaction of the pile under high intensity lateral loads.
Список литературы Влияние точности определения перемещений буронабивных свай на результаты анализа их реакции от действия горизонтальных нагрузок
- Гинзбург, Л.К. Противооползневые удерживающие конструкции / Л.К. Гинзбург. - М.: Стройиздат, 1979. - 80 с.
- Wilson, S.D. How to Determine Lateral Loads Capacity of Piles / S.D. Wilson, D.E. Hilts. - http:// www. slideruleera. net/PileLateralLoadCapacity.pdf (дата обращения 17.09.2021)
- Taheri, O. Lateral Soil-Pile Stiffness Subjected to Vertical and Lateral Loading / O. Taheri, R.Z. Moayed, M.Nozari // Journal of Geotechnical and Transportation Engineering. - 2015. - Vol. 1, issue 2. - P. 30-37.
- Kurguzov, K. V. Piles and lateral loads: comparison of calculation methods / K.V. Kurguzov, I.K. Fomen-ko // Vestnik MGSU. - 2019. - 14(10). - P. 1280-1291. DOI: 10.22227/1997-0935.2019. 10.1280-1291
- Знаменский, В.В. Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай / В.В. Знаменский. -М.: АСВ, 2000. - 128 с.
- Лазебник, Г.Е. Давление грунта на сооружения / Г.Е. Лазебник. - Киев: Изд-во ППНВ, 2005. - 243 с.
- Hajialilue-Bonab, M. Soil Deformation Pattern around Laterally Loaded Piles / M. Hajialilue-Bonab, H. Azarnya-Shahgoli, Y. Sojoudi // International Journal of Physical Modelling in Geotechnics. Paper 1000015. - 2011. - 11(3). - P. 116-125. DOI: 10.1680/ijpmg.2011.11.3.116
- Contractor Report No. 46: Lateral load tests on large diameter bored piles, by G. Price and I.F. Wardle, Transport and Road Research Laboratory, Department of Transport, Old Wokingham Road, Crowthorne, Berkshire, RG11 6AU, 1987. - 49p.
- Определение коэффициента пропорциональности для целей расчета коэффициента постели грунта по боковой поверхности бурона-бивных свай с применением результатов полевых испытаний на горизонтальные статические нагрузки: Технический отчет НИР / Научно-исследовательская лаборатория оценки безопасности результатов проектирования и сейсмостойкости строительных конструкций; Руководитель работы (отв. исп.) А.В. Соснин; исполнители А.А. Абросов, Н.М. Лахтовская. -№ К^(СП24.13330)/08.2020-нисв. - Смоленск, 2020. - 50 с.
- Мурашев, В.И. Трещиноустойчивость, жесткость и прочность железобетона /В.И. Му-рашев. - М.: Изд-во Министерства строительства предприятий машиностроения, 1950. -267 с.
- Баташев, В.М. Прочность, трещино-стойкость и деформации железобетонных элементов с многорядным армированием / В.М. Бата-шев. - Киев: Изд-во «Будiвельник», 1978. - 120 с.
- Статически неопределимые железобетонные конструкции. Диаграммные методы автоматизированного расчета и проектирования. Методическое пособие [Электронный ресурс]. -2017. - URL: https://meganorm.ru/Data2/U4293740/ 4293740525.pdf (дата обращения 24.01.2021)
- Stark, T.D. Slope Inclinometers for Landslides / T.D. Stark, H. Choi // Landslides. -2008. - Vol. 5. - P. 339-350. DOI: 10.1007/s10346-008-0126-3
- Буслов, А.С. Работа свай на горизонтальную нагрузку за пределами упругости в связных грунтах / А.С. Буслов. - Ташкент: Изд-во «Фан», 1979. -108 с.
- Hanich, T. Lateral Load Test of Reinforced Concrete Bored Piles of Bridge Eye in Skopje / T. Hanich, V. Hristovski, N. Zurovski // Conference 2015. - 7p.
- Lemnitzer, A. Experimental Testing of a Full-Scale Pile Group under Lateral Loading / A. Lemnitzer, P. Khalili-Tehrani, E.R. Ahlberg et al.// Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. - 2010. - Vol. 136. - P. 1673-1685. DOI: 10.1061/ASCEGT.1943-5606.0000383
- Reese, L. С. Single Piles and Pile Groups under Lateral Loading / L. С. Reese, W. Van Impe. -2nd ed. - Taylor & Francis Group, 2011. - 526p.