Материал: Строительная механика и конструкции. Сафронов В.С., Козлов А

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Рис. 9. Эпюры распределения продольных сил в колоннах

Рис. 10. Эпюры распределения изгибающих моментов Мх в фундаментной плите

95

Рис. 11. Эпюры распределения изгибающих моментов Мy в фундаментной плите

Рис. 12. Графики вертикальных перемещений по оси Z

Анализ результатов численных исследований. Выполнены численные исследования в программном комплексе Midas GTS NX НДС 26-этажного здания совместно с грунтовым основанием для трех вариантов его размеров на собственный вес. Определялись деформированный вид элементов несущих конструкций здания и грунтового основания, продольные силы в колоннах, изгибающие моменты в плитах перекрытия и фундаментной плите, значения вертикальных перемещений по подошве фундаментной плиты и в грунтовом массиве. Выполнена сравнительная оценка влияния учета грунтового основания и его размеров на конечные результаты расчета. Результаты расчетов для каждого из исследуемых элементов для удобства сопоставления результатов исследования и визуального восприятия сведены в табл. 2.

Таблица 2

Общая сводная таблица для трех моделей грунтового основания

Рассматривае мый элемент

Колонны

 

 

N

My

Mz

Qy

Qz

кН

кН*м

кН*м

кН

кН

 

 

 

 

 

3658.00

129.43

101.00

58.47

94.70

 

 

 

 

 

85.74

-120.26

-100.18

-57.86

-51.60

 

 

 

 

 

96

Плиты

перекрытия

Фундаментная

плита

Массив грунта 120х120х65 м

Массив грунта 200х200х80 м

Массив грунта 280х280х100 м

N

My

 

Mz

Qy

 

Qz

 

кН

кН*м

 

кН*м

кН

 

кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1746.97

2063.29

 

2932.55

2584.97

 

2439.65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2910.81

-215.45

 

-525.33

-1996.78

 

-2477.66

 

σх

σy

 

τxy

 

 

 

 

кН/м2

кН/м2

 

кН/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2224.96

781.40

 

2361.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1566.77

-1294.57

 

-2351.09

 

 

 

 

σх

σy

 

σz

 

 

 

 

кН/м2

кН/м2

 

кН/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.12

1.96

 

1.23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-470.57

-470.57

 

-874.95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемещения, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез по Х.

 

 

Разрез по Y.

 

 

 

 

 

 

 

 

х

y

 

z

х

 

y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

0.134

0.433

 

24.40

2.77

 

0.43

24.40

σх

σy

 

σz

 

 

 

 

кН/м2

кН/м2

 

кН/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.16

4.04

 

2.30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-654.36

-654.33

 

-1216.00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемещения, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез по Х.

 

 

Разрез по Y.

 

 

 

 

 

 

 

 

х

y

 

z

х

 

y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

2.49

2.81

 

15.10

2.62

 

2.81

14.90

σх

σy

 

σz

 

 

 

 

кН/м2

кН/м2

 

кН/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.82

4.63

 

2.51

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-781.40

-781.38

 

-1452.13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемещения, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез по Х.

 

 

Разрез по Y.

 

 

 

 

 

 

 

 

х

y

 

z

х

 

y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

1.23

2.74

 

16.20

2.45

 

2.74

16.10

 

 

 

 

 

 

 

 

Для использования расчетной модели без грунтового основания граничные условия были назначены на подошве фундамента. Результаты по сравнению с расчетом при использовании первого варианта размеров грунтового основания оказались несколько завышенными, кроме продольной силы N. Во второй расчетной модели с грунтом основания граничные условия задачи были наложены на массив грунта, где результаты напряжений точнее, чем у предыдущей расчетной модели без грунтового основания. Значение N больше на 4.64 %, чем в первой расчетной модели, а значения My уменьшились на 19.61 %. Это изменение объясняется тем, что здание несимметрично в плане.

Выводы по результатам исследования

97

Анализ результатов численных исследований позволяет сформулировать следующие выводы:

-напряжения в колоннах зависят от принятых размеров массива грунтового основания и для получения адекватных результатов необходимо рассчитывать сооружение в одной модели с грунтом основания;

-первая расчетная модель оказалась малопригодна для выполнения расчетов, так как толщина сжимаемого грунта оказалась меньше осадки грунта от собственного веса;

-при использовании второй расчетной модели получаются заниженные значения перемещений по оси z;

-третья расчетная модель удовлетворяет всем выбранным критериям и является наиболее пригодным вариантом, но из-за большого количества элементов, используемых в модели, время расчета задачи существенно увеличивается, что требует больших вычислительных мощностей.

Заключение

Выбраны в качестве критериев для оптимизации размеров грунтового основания максимальные перемещения грунта под подошвой фундаментной плиты, продольные напряжений в колонах и изгибающие моменты в фундаментной плите. Выполнена оценка влияния учета грунтового основания и его размеров на конечные результаты расчета в

программном комплексе Midas GTS NX. Показана необходимость выполнения расчетов с учетом грунтового основания. Определены границы применения модели «Здание - грунтовое основание», обусловленные требуемой точностью расчетов, простотой использования, оптимальным временем расчета, малыми трудозатратами при создании и подготовке модели к расчету. Рекомендована формула для определения оптимальных размеров грунтового основания для выполнения практических расчетов.

Библиографический список

1.СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная версия СНиП 2.02.01-83*»

2.Тер-Мартиросян, З. Г. Проблемы механики грунтов, оснований и фундаментов при строительстве многофункциональных высотных зданий» / З. Г. Тер-Мартиросян, В. И. Теличенко, М. В, Королев // Вестник МГСУ. – Т. 1. -2006. - С. 18-27.

3.Шулятьев, О. А. Фундаменты высотных зданий / О. А. Шулятьев // Вестник ПНИПУ «Строительство и архитектура». – 2014. - № 4 – С. 203-245.

4.Lin, Lan & Hanna, Adel & Sinha, Anup & Tirca, Lucia. (2017). High-rise building subjected to excessive settlement of its foundation: A case study. International Journal of Structural Integrity. 8. 10.1108/IJSI-05-2016-0019.

5.Мирсаяпов, И. Т. Численные исследования осадок оснований глубоких фундаментов высотных зданий/ И. Т. Мирсаяпов, Д. М. Нуриева // Известия КГАСУ. – 2015. - № 4. - С. – 183-190.

6.Гусев, Г. Н. А. Математическое моделирование систем «Здание – фундамент – грунтовое основание / Г. Н. Гусев, А. А. Ташкинов // Вестник СГТУ. – 2012. - № 4.

– С. 222-226.

98

7.Мирсаяпов, И. Т. Выбор типа фундаментов и оснований многофункционального комплекса «Фатих, Амир и Хан» по ул. Фатыха Амирхана г. Казани»/ И. Т. Мирсаяпов, И. Ф. Шакиров // Известия КГАСУ. – 2015. - №3. – С. 86 – 92

8.Пронозин Я.А., Степанов М.А., Волосюк Д.В., Шуваев А.Н., Рыбак Г.И. Опыт устройства фундаментов зданий повышенной этажности в условиях юга Тюменской области // Вестник МГСУ // 2018 - Том. 13 - Вып. 3 (114) - С. 282–292.

9.Степанов, М. А. Устранение прогрессирующего развития неравномерности осадок многоэтажного жилого дома на ленточных свайных фундаментах/ М. А. Степанов [и др.] // НАУКОВЕДЕНИЕ: Интернет-журнал. – 2017. - Том 9. - №4.

10.Улицкий, В. М. Основы совместных расчетов зданий и оснований» / В. М. Улицкий, А. Г. Шашкин, К. Г. Шашкин, В. А. Шашкин. – СПб: Изд-во ин-та «Геореконструкция», 2014. – 328 с.

11.Шашкин, А.Г., Шашкин К. Г. Расчет фундаментных плит в пространственной постановке с учетом нелинейных деформаций основания / А. Г. Шашкин, К. Г. Шашкин // Реконструкция городов и геотехническое строительство. – 2000. - №3. – С. 42-46.

12.Шашкин, К. Г. Использование упрощенных моделей основания для решения задач совместного расчета оснований и конструкций сооружения/ К. Г. Шашкин // Реконструкция городов и геотехническое строительство. – 1999. - №1. – С. 57-62.

13.Gridnev S.Yu. Analyzing the features of oscillations of a floating bridge under a moving

load in view of non-linear effects of end supports // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture / - 2014.- № 3 (23) - С. 75-83.

14.Гриднев, С. Ю. Моделирование конструктивно-нелинейных колебаний наплавных мостов неразрезной системы с ограничительными жесткими опорами в концевых частях под действием подвижной нагрузки/ С. Ю. Гриднев // Современные методы статического и динамического расчета зданий и сооружений: Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. - 2004. - № 1. - С. 72-77.

15.Gridnev, S. Yu., Volkov V. V., Budkovoy A. N. In-situ measurements of vibrations of

elastically supported steel reinforced concrete bridge during car braking // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture /- 2011. - № 1 (9). - С. 11-23.

References

1.SP 22.13330.2011 “Foundations of buildings and structures. Updated version of SNiP 2.02.01-83*."

2.Ter-Martirosyan Z.G., Telichenko V.I., Korolev M.V. Problems of soil mechanics, bases and foundations in the construction of multifunctional high-rise buildings. Bulletin of MGSU. 2006. Pp. 18-27.

99

Источник: https://studfile.net/preview/16568882/