Бұл мақалада қадалы-Плиталық Іргетастардың жұмысы туралы заманауи эксперименттік және теориялық зерттеулерге шолу жасалады. Қолданыстағы жобалау әдістері және олардың сипаттамалық ерекшеліктерін ескере отырып, қадалы Плиталық іргетастарда ғимараттар салу тәжірибесі қарастырылған. CFA технологиясымен жасалған бұрғылау инъекциялық қадалар сипатталған, қадалар құрылғысының басқа технологияларымен салыстырғанда оның негізгі артықшылықтары мен кемшіліктері талданған. Midas GTS бағдарламасының көмегімен қадалық-Плиталық іргетастың көтергіштік қабілеті және іргетас плитасы қаттылығының негіз топырақтарының деформациясына әсері бойынша қолданыстағы есептеулер қарастырылған.
Кілт сөздер: Midas GTS, 3Д модельдеу, плиталық-іргетастар,жобалау,конструкция,бұрғылау иньекциялық қадалар.
В данной статье представлен обзор современных экспериментальных и теоретических исследований эксплуатации свайно-плитных фундаментов. Рассмотрены существующие методы проектирования и опыт строительства зданий на свайных фундаментах с учетом их характерных особенностей. В статье описана буронабивная свая, изготовленная по технологии CFA, проанализированы ее основные преимущества и недостатки по сравнению с другими технологиями свайного строительства, рассмотрены текущие расчеты несущей способности свайно-плитного фундамента и влияния жесткости фундаментной плиты на деформацию грунтов основания с использованием программы Midas GTS.
Ключевые слова: Midas GTS, 3D-моделирование, фундаменты плит, проектирование, строительство, буровые нагнетательные сваи.
Бұрғылау инъекциялық қадалар-бұрғылау қадалары көбінесе диаметрі 420 мм-ден 1200 мм-ге дейін қолданылады. олар бұрғыланған топырақты ұңғыманың түбіне қысыммен қуыс бұранда арқылы жеткізілетін бетон қоспасымен алмастыру және жоспарланған жобалық белгіге салынған бетонға арматуралық жақтауды орнату арқылы жүзеге асырылады
Соңғы жылдары қадалық іргетастар отандық және шетелдік тәжірибеде жаппай қолданыла бастады. Олардың құрылыс нарығына қатысу үлесі Іргетастардың барлық көлемінің 70 % құрайды. Оларға кішігірім Іргетастардың жеткіліксіз жүк көтергіштігі бар әлсіз топырақтарда ғимараттар мен құрылыстарды салу мүмкіндігі үшін жетекші орын беріледі. Сонымен қатар, қадалы іргетастар құрылыс уақытын қысқартуда, жоғары технологияда, жер жұмыстарының көлемін азайтуда және т. б. бірқатар артықшылықтарға ие.
Қала құрылысының ұлғаюымен қадаларды батырудың заманауи жұмсақ әдістері жиі қолданыла бастады. Ал 1990 жылдардың ортасынан бастап. топырақта жасалған қадалар белсенді қолданыла бастады (бұрғылау және толтыру).
Р. А. Мангушева топырақта қадалар жасау технологиясын үш топқа бөледі:
– топырақ алу арқылы қадаларды тереңдету-бұрғылау ұңғымаларында бетондалатын бұрғылау;
– топырақ алусыз — басылған қадалар
– топырақтың ішінара алынуымен-топырақтың ішінара алынуы және мәжбүрлі түрде шығарылуы болатын технология бойынша жасалады.
Қазақстан аумағында әртүрлі технологиялар бойынша орындалған топырақ алынатын бұрғылау қадалары кеңінен қолданылды. Олардың бірі-жүз әдісімен бұрғылау инъекциялық қадалар құрылғысы, сөзбе — сөз аударма атаудың мағынасын бермейді, бұл "бұрғылау-көтеру"бір циклінде қадалар жасау әдісін білдіреді. "Үздіксіз ұшу" өрнегі тұрақты тіркес болып табылады және "үздіксіз ұшу"деп аударылады. Осылайша, 2000 жылдары Ресейде аталған әдіс-үздіксіз қозғалатын бұранда (GSH) — аударманы дұрыс көрсетпейді және болашақта қолданылмайды
Өндіріс технологиясына сәйкес, CFA қадалары ұңғыманы бетондаудың ерекше ерекшеліктеріне байланысты бұрғылау инжекторларына жатады, ол қуыс бұранда арқылы артық қысыммен жүзеге асырылады. Нормативтік құжаттар қадалардың бұрғылау инъекциялық түрі үшін мүмкін болатын максималды рұқсат етілген диаметрді 250-350 мм-ге қатаң түрде шектейді. Оларды едәуір тік және көлденең жүктемелерді беретін биік ғимараттар мен құрылыстардың іргетасы ретінде пайдалану үшін диаметрі 350 мм-ден жоғары пайдалану қажет. CFA қадаларын өндірудің заманауи жабдықтары оларды диаметрі 1,4 м-ге дейін орындауға мүмкіндік береді, осылайша олар қолданыстағы стандарттардан асып түседі. Жоғарыда аталған жағдайлар CFA қадаларын бұрғылау инъекциялық класына тән қасиеттері бар, бірақ диаметрі шектеусіз жеке сыныпқа бөлу қажеттілігін көрсетеді.
CFA әдісінің мәні (1-сурет) келесідей
1-сурет. CFA қада құрылғысының технологиялық кезеңдері
- Шнек берілген тереңдікке айналу арқылы батырылады. Тығыз тұрақты топырақтарда бұрғылау режимі әдеттегі, топырақты бұрандалы бағанмен бетіне көтереді. Тұрақсыз өзгермелі топырақтарда, сондай-ақ қолданыстағы ғимараттардың жанында шнек элевациясыз "бұралады". Топырақты элевациялау көлемінің азаюына айналу жылдамдығын арттырмай шнектің батыру жылдамдығын арттыру арқылы немесе қос ротаторы бар қондырғыларда шегендеу құбырын қолдану есебінен қол жеткізуге болады.
- Жобалық белгіге дейін бұрғыланғаннан кейін ұңғыма шнекті бағананы бір мезгілде алу кезінде артық қысыммен бетон қоспасымен толтырылады. Бетон ұңғымаға бұранданың ішкі қуысы (бетон құбыры) арқылы беріледі, ол бетон сорғыдан келетін бетон өткізгішке бұралу арқылы қосылады. Бұранданы алу процесінде бетон қоспасының қысымы мен шығыны бақыланады. Бұл жағдайда топырақпен толтырылған шнек корпус ретінде қызмет етеді, яғни.ұңғыманың қабырғаларын құлап кетуден сақтайды және сонымен бірге ұңғыманы айдау режимінде бетондауға мүмкіндік беретін "поршень" ретінде әрекет етеді. Бұл жағдайда артық қысым бетон сорғысының жоғарғы нүктесіндегі бетон қысымынан және бұрандалы қуыстағы бетон бағанының қысымынан тұрады.
- Бетондау аяқталғаннан кейін жаңа салынған бетон қоспасына арматуралық қаңқа (бүтін немесе секциялардан жиналатын) батырылады. Рамка өз салмағымен немесе шамадан тыс жүктеме немесе діріл тиегішті қолдану арқылы батырылады.
Қадаларды өндірудің қарастырылған әдісі басқа қадалық технологиялармен салыстырғанда бірқатар маңызды артықшылықтарға ие. Осының арқасында CFA қадалары әртүрлі топырақтардағы қадалы іргетастарды салуда кеңінен қолданылады жағдайында. Ең маңызды артықшылықтарға мыналар жатады:
– шудың болмауынан және қоршаған құрылысқа теріс динамикалық әсер етуден тығыз қалалық жағдайда қадаларды орнату мүмкіндігі;
– ұңғыманың қабырғаларын бекіту үшін бентонит ерітіндісін пайдаланбай, көтергіштік қабілеті жоғарылаған Топырақтардың кең диапазонында қолдану;
– жұмыстың жоғары сапасы және орындаудың әрбір кезеңінде заманауи жабдықтар мен жедел бақылау жүйесі есебінен қол жеткізілетін жоғары өнімділік.
Бұл технологияның белгілі кемшілігі, егер инженерлік-геологиялық бөлімде төмен беріктік сипаттамалары бар сұйық, сұйық пластикалық саздақтар мен құмдақтардың қалың қабаттарының едәуір қабаттары болса, бетон қоспасын тұтынудың жоғарылауы (2-7 есе) болып табылады
CFA әдісі бойынша бетон жұмыстарын жүргізу кезінде, әдетте, дайын бетон қоспасы, оның ішінде аязға төзімділігі F > 200 және су өткізбейтіндігі W> 6 бойынша берілген маркалармен сығуға беріктігі B25 төмен емес жобалық класты бетон алуды қамтамасыз ететін ұсақ түйіршікті (шөгілмеген) қоспа пайдаланылады
CFA қадаларын орнату үшін шетелдік және отандық компаниялар шығаратын бұрғылау қондырғыларының бірнеше түрлері қолданылады. Сонымен қатар, орнатылған қадалардың өлшемдері келесідей: диаметрі — 0,35—1,4 м, ұзындығы — 40 м дейін. бұрғылау машиналарының кейбір модельдері Қос ротаторлармен жабдықталған. Бұл қадаларды орнату кезінде корпус құбырын пайдалануға мүмкіндік береді, ол топырақтың шамадан тыс көтерілуін, тұрақсыз өзгермелі топырақтарда қадалар магистралінің сапалы қалыптасуын болдырмау үшін немесе CFA әдісі бойынша бұрғылау қадаларын өндіруде қолданылады.
Бұл қондырғылардың бұрғылау құралы бұрғылау және бұрандалы бағаннан тұрады.
Боракс әртүрлі дизайнға ие және әр түрлі топырақ жағдайлары үшін борактың ең тиімді түрі таңдалады. Бұрандалы баған мен борак ішінде өтеді бетон қоспасын ұңғымаға айдауға арналған бетон құбыры.
Төменде бетон құбыры бұрғылау кезінде су мен топырақтың құбыр қуысына енуіне жол бермейтін қақпақпен жабылады. Жетек муфталар арқылы шнек бағанына қосылған және басты көтергіштің шығырының көмегімен діңгектің барлық биіктігі бойынша жылжиды. Қадалық іргетастарды жобалау кезінде оларды өндірудің технологиялық ерекшеліктерінен басқа қадалардың топырақпен өзара әрекеттесу процесін түсіну қажет.
Қадалы тақтайша негізі-классикалық монолитті негіздердің бір түрі. Қадалық тіректер ретінде буронабивті немесе буроинъекциялық қадаларды пайдалануға болады.
Сурет 2. Қада-тақтаның схемасы
Мұндай іргетас тірек қадаларының болуына байланысты максималды жүктеме қабілетіне және топырақтың теріс әсеріне ( оның ішінде сейсмикалық жүктемелерге) төзімділікке ие. Бұл сипаттамалар көп қабатты ғимараттарды салу үшін қадалы-Плиталық негізді пайдалануға мүмкіндік береді.
3-сурет. Көп қабатты ғимараттың құрылысына арналған қадалы-Плиталық іргетастың жобасы
Іргетас плитасының қаттылығының топырақтың деформациясына әсері негіздері
Іргетас құрылымының деформациясының табиғаты оның қаттылығына тікелей байланысты. Шартты түрде барлық құрылымдарды екі сыныпқа бөлуге болады: қатты және икемді. Қатал пенопласт жатқызады мұндай конструкциялары береді жүктемені топыраққа ылғал оған қысым жоқ, отличающееся от қысымды, шақырылатын осындай жүктемемен мүлдем қатаң қолдануға болады.
М. и. Горбунов-Посадов плитаның қаттылығын бағалау критерийлерін енгізеді
мұнда a и b — плитаның ұзындығы мен енінің жартысы, м;
Қатты плиталар
Автор әр түрлі қаттылық дәрежесімен және іргетас құрылымының арақатынасымен бірнеше мәселелерді шешеді, олар үшін ішкі күштер мен салыстырмалы ауытқулардың өлшемсіз графиктерін анықтайды. Құрылымның қаттылығының қадалардағы кернеулердің таралуына әсерін, сондай-ақ оларды жоспарға орналастыруды зерттеу үшін салыстырмалы талдау жасалды: анықтамалық есептерді шешу Midas GTS бағдарламалық кешеніндегі есептеу нәтижесімен салыстырылды.
Қатты құрылым ретінде а = 2 и г < 2 н ра қатынасы бар тікбұрышты іргетас плитасы есептелді.
Жүктемелер (q = const) әтиже алтыншы дәрежелі көпмүшенің шешімімен алынды (4-суретте және плитаның жартысының иілісі көрсетілген).
4-сурет. Қатты іргетас плитасының деформациясын есептеу нәтижелері: а) м. и. Горбунов-Посадов алған; б) БК Midas GTS
Есептеу нәтижелерін талдау қатаң тікбұрышты плитаның ортасы мен жиегінің деформацияларындағы айырмашылықтарды көрсетеді. Қаттылық көрсеткішінің біркелкі емес жауын-шашынға әсерін анықтау үшін икемді құрылымды есептеу нәтижесімен есептеу және салыстырмалы талдау жүргізілді.
Икемді плитаны есептеу мысалы-жартылай жағы а=1м, қалыңдығы Н = 20 см, топырақтың деформация модулі Е 0 = 49 МПа, Пуассон коэффициенті v=0,4 Е i = 2,65-104 МПа, v_1 = 1/6 пластина материалының серпімділік модулі және Пуассон коэффициенті. Мұндай плитаның икемділік көрсеткіші R= 10, ол икемді дизайнға сәйкес келеді (5-сурет).
5-сурет. Икемді (r = 10) іргетас плитасының деформациясын есептеу нәтижелері: а) полученные М. И. Горбуновым-Посадовым; б) в ПК Midas GTS
Midas GTS бағдарламалық кешеніндегі есептеу нәтижелерін бұрын орындалған нәтижелермен салыстыру нәтижелердің жақсы конвергенциясын береді. Сондықтан оны сандық эксперименттерді жүргізудегі негізгі есептеу аппараты ретінде қолданудың сенімділігі туралы айтуға болады. Соңғы элементтер әдісіне (ICU) негізделген заманауи бағдарламалық жасақтама кешендерінің мүмкіндіктеріне байланысты эксперименттерде әртүрлі параметрлер санына барлық шектеулер алынып тасталады. Отандық және шетелдік ғалымдардың ғылыми зерттеулерінде Іргетастардың негіз топырағымен өзара әрекеттесуін модельдеу кезінде сандық эксперименттер жүргізу тәжірибесі көрсетілген. Бұл тәжірибелер табиғи бақылаулардың нәтижелерімен жақсы ұқсастық береді. Жүргізілген эксперименттер әртүрлі заңдылықтарды анықтауға, теориялық гипотезаларды растауға, жаңа конструкцияларды, технологиялар мен есептеу әдістемелерін енгізуге, сондай-ақ барларын жетілдіруге мүмкіндік береді.
Алынған нәтижелер пластинаның қаттылық параметрінің оның деформациясын талдаудағы маңыздылығын растайды (4-сурет, 5-сурет). Айта кету керек, құрылымның қаттылығы плита материалының және негіз топырағының геометриялық өлшемдері мен физикалық-механикалық сипаттамаларына, сондай-ақ материалды жоспарда орналастыруға тікелей байланысты. Қолданыстағы жүктемеге байланысты материалды жоспарда әр түрлі орналастыру қажет.
Жоспарда материалды ұтымды орналастыруды зерттеуге арналған көптеген зерттеулер бар, сондықтан М.Б. Мариничев өз жұмысында материалды жоспарда ұтымды бөлу арқылы құрылымның қаттылығының іргетас плитасында пайда болатын деформациялардың біркелкі еместігіне әсерін талдады.
Автор іргетас плитасының қаттылығын кіріспе арқылы өзгертті жоспардағы және биіктіктегі әртүрлі қадамдармен қаттылық қабырғалары. Сандық эксперименттерді жүргізу барысында ол ең аз біркелкі емес деформацияларға қол жеткізетін қаттылық жиектерін орналастырудың ең ұтымды нұсқасын жасады. Ұтымдылықты бағалау үшін нақты қаттылық коэффициенті енгізілді
К, формула бойынша анықталады:
мұнда
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, іргетас құрылымында біркелкі емес деформацияның болуы әрдайым болатыны анық, ал негіз топырақтарының біркелкі қабаттасуы кезінде пластинаның шеті мен Орталығы арасында деформация айырмашылығы болады, оның мәні тікелей байланысты болады. қатаң
Әдебиет:
- Катценбах Р.Плитно-свайныефундаменты. // Вестник МГСУ, 2006,№ 1. –С. 108-112.
- СТО-00000000-0001-2008 Рекомендации по применению свай CFA. -М. : НИИОСП им. Н. М. Герсеванова, 2008. — 48 с
- Улицкий, В. М. Геотехническое сопровождение развития городов / В. М. Улицкий, А. Г. Шашкин. — СПб. : Геореконструкция, 2010. — 560 с
- Горбунов-Посадов, М. И. Расчет конструкций на упругом основании / М. И. Горбунов-Посадов, Т. А. Маликова, В. И. Соломин. — 3-е изд., перераб. и доп.- М. : Стройиздат, 1984. — 679 с
