Модель свайного поля, объединенного плитой

Модель предназначена для определения расчетных усилий в сваях и плите ростверка, определения осадки свайного поля. Реализуется метод учета взаимного влияния свай.

Фундамент представляет из себя однородное по шагу, длине, сечению свай и грунтовым условиям свайное поле, объединенное плитой ростверка.

Порядок расчета:

1. Определение условной длины стержня, моделирующего сваю.

По п. 7.1.8 [1] сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенным от подошвы ростверка на расстоянии не менее l₁, определяемом по формуле:

,

где l₀ – длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;

α_ε – коэффициент деформации, 1/м;

;

2. Построение свайного поля в ПК Лира

Создадим вертикальный стержень длиной и откопируем его в направлениях X и Y с необходимым шагом требуемое число раз.

3. Создание конечно-элементной модели плиты ростверка

Сетка конечных элементов КЭ 41 должна быть выбрана таким образом, чтобы узлы, принадлежащие концам стержней, совпадали с промежуточными узлами конечных элементов плиты ростверка.

4. Задание граничных условий

Необходимо запретить перемещение нижнего узла всех стержней по всем степеням свободы, за исключением вертикального перемещения (Z). В вертикальном направлении моделируется закон развития осадки через связь конечной жесткости.

5. Определение жесткости 51 КЭ

Жесткость всех свай в составе поля:

- число свай

- жесткость одной сваи: ;

- коэффициент влияния осадки

- коэффициент увеличения осадки, определяемый по таблице 7.19 [1]

Жесткость 51 конечного элемента

6. Создание 51 КЭ в нижних узлах всех стержней

Пример полученной расчетной модели представлен на рис. 7

7. Задание жесткостных характеристик материала

8. Задание нагрузок

9. Упаковка схемы

10. Статический расчет модели

11. Просмотр и анализ результатов

Предложенная модель позволяет определить

1. Осадку свайного поля методом учета взаимного влияния свай

2. Расчетные усилия в поперечных сечениях сваи (M, Q, N), полученные из расчета приближенной модели (свая представлена стержнем приведенной длины, жестко защемленным в нижнем узле)

3. Картину распределения усилий между сваями крайних и средних рядов свайного поля

Рис.7 Модель свайного поля, объединенного плитой

4. Усилия в плите ростверка. Есть возможность моделирования как жесткого, так и шарнирного сопряжения головы сваи с плитой ростверка

5. Есть возможность назначения на подошву ростверка коэффициента постели, определенного по [1] и расчета осадки комбинированного свайно-плитного (КСП) фундамента

6. Возможно перераспределить жесткости 51 конечных элементов в составе поля в соответствии с рекомендациями [1] при неизменной суммарной жесткости всех свай (для свай крайних рядов продольные усилия по факту получаются больше, а осадка меньше, тогда как сваи средних рядов испытывают большую осадку и воспринимают меньшие продольные усилия)