Прочная основа – гарантия долговечности и качества любого сооружения. Фундамент здания и грунтовое основание необходимо рассматривать как единую систему. Такой подход позволяет учитывать неоднородность основания, взаимное влияние элементов фундамента, наличие малопрочных слоев в грунте.
Для чего необходимо моделирование
При проектировании свайного поля и сооружения в целом необходимо предусмотреть поведение фундамента и его основания под нагрузкой и произвести оценку несущей способности сваи.
Возведение объектов производится на неоднородных грунтах, для которых характерна нелинейная связь между напряжениями и разрушительными деформациями. Поэтому, чтобы предупредить конечное разрушение элементов строительной конструкции, проводится моделирование с учетом нелинейности.
Альтернативу полевому испытанию свай составляет численное и центробежное моделирование. В заключительной его стадии вычисляются величины напряжений в элементах фундамента и значение возможной усадки грунта основания.
Учитывая полученные в результате моделирования выводы, определяются конструктивные размеры, тип армирования и разрабатывается структура всех узлов фундамента. В процессе работы проектировщики основываются на требованиях Строительных норм и Правил «Основания зданий и сооружений».
Что учитывается при моделировании свай.
Конструкцию (длину и величину поперечного сечения) и материал сваи назначают, имея расчет несущей способности свайного фундамента. Для ее определения учитывают:
- принятую схему и тип фундамента;
- величину и характер действующих нагрузок (постоянные, временные длительные, возможные кратковременные);
- данные о возводимом объекте (высотные положения, этажность, наличие подвала, нулевая отметка и др.);
- гидрологические и геологические характеристики грунта (плотность, влажность, удельный вес, коэффициент пористости и прочностные характеристики);
- глубину залегания подземных вод;
- влияние конструкций существующих зданий вблизи новостройки;
- глубину промерзания грунта на участке;
- особенность строительной технологии.
Методики моделирования, нормативные документы и прочие материалы
Метод центробежного моделирования осуществляется с применением геотехнической центрифуги, которая имитирует натурные испытания элементов фундамента статической нагрузкой. Для испытания геотехнических ситуаций небольших масштабов этот метод является наиболее надежным.
При численном моделировании свай пользуются виртуальными пружинками с заданными параметрами податливости или виртуально жесткими закреплениями. Точными методами являются моделирование способом локальных моделей, интегральных конечных элементов – ИКЭ и методом верификации. Последний из способов требует значительных затрат и практически не используется. Четвертый способ объединяет первые два.
Надежность зданий и сооружений, обеспечиваемая фундаментным основанием, контролируется выполнением технических регламентов (ФЗ от 30.12.09 под №384), перечнем национальных стандартов для обеспечения соблюдения этого закона. Другими, обязательными к выполнению при проектировании и строительстве нормативными документами являются:
- свод правил СП 50.102.2003 и СП 24.13330.2011;
- ГОСТ Р 54257-2010;
- СНиП 3.02.01-87.
Программы на ПК для моделирования
Применение САПР (систем автоматизации проектирования) существенно сокращает время разработки проектов, реализуются они посредством использования специального программного обеспечения. Сейчас известны много продуктов, которые позволяют производить моделирование с анализом напряженно-деформированного состояния систем.
На видео — пример урока моделирования сваи
Компьютерные технологии расчета надежности железобетонных конструкций продвигаются с помощью программного обеспечения:
- Лира-САПР
- ArchiCAD
- «ПРОЛОГ»
- ANSYS, ABAQUS
- LS- DYNA
- PLAXIS 3D Foundation.
Система автоматизированного проектирования основана на оригинальном алгоритме производства расчета и проектирования железобетонных или стальных конструкций. Программное обеспечение позволяет решать задачи нелинейной теории упругости с использованием метода конечных элементов.
