Ші Дәріс. Қадалы іргетастарды жобалау және есептеу

Ілінбелі қ ада жұ мысының есептік схемасы келесі тү рде топырақ та кездеседі. Ү йкеліс кү ші бө ктер беттерінен ұ зындығ ы бойынша бірге қ осылып қ ада жә не тө мен жатқ ан беріледі (сурет 5.1). Осы бетте топырақ та кернеу пайда болады қ ада ортасындағ ы кө лденең кү штерді берілу есебінен. Соның мә нісінде, қ ада айналасында топырақ массивінің кернеуі пайда болады, пирамида бө ктерінше шектеу пайда болады, ал терең бойынша кисық сызық ты бет бойынша ісіну пайда болады, а_ср- ішкі ү йкелу бұ рыштарының ү лкен орталық танғ ан мә ні, қ ада ө тетін жерде анық талады.

Сурет 5.1 Жеке қ аданың жұ мыс схемасы (П.А.Веселов б-ша)

Іргетас қ адасына енетін, қ ада жә не жеке қ ада кө тергіш қ абілеті ә ртү рлі. Диаметрі 5…6 болатын қ ада орналасқ ан топырақ айналасында деформация пайда болады, сондық тан қ ада арасы ара қ ашық тық ты С r қ ысым теориясында қ иылыспайды жә не біреу болып жұ мыс істейді (сурет 5.2).

2r – ге дейін ә рбір қ ададағ ы жұ мысты азайту барлық қ ада жұ мысын ескере отырып қ арастырады. В. И. Толубкова тә жірибесі бойынша кө тергіш орнатылғ ан.

Қ аданың байланыста орналасуы, оның мү мкіндігін жекеленген тү рден гө рі жоғ арлатады, бұ л қ асиеттің жетістігі негізінен қ адалар арасындағ ы кең істікте іргетасты нығ ыздау есебінен пайда болады. Қ адалы іргетаста топтама, қ ада, аралас қ адалы іргетастар біртұ тас болып шө геді. Бұ л жағ дайда қ адалы байланыстың шө гуі кө бірек. Бұ ны қ арастыра отырып, сонымен бірге жинақ ы топтаманы жобалауда жә не ара қ ашық тық тары 3d-ден кем емес.

Сурет 5.2 Іргетасқ а ә р тү рлі ара қ ашық тық та орналасқ ан қ адалар арқ ылы тү сетін

қ ысым сұ лбасы

а- қ ысымдары қ иылыспайтын эпюралар;

б- жапсырмалы қ ысым эпюралар

Қ НжЕ 2.02.01-83 бойынша қ адаманың есептік жү гі:

, (5.1)

мұ нда:

F_d бірқ алыпты қ аданың іргетасқ а тү сетін есептік кө тергіш қ абілеті;

– сенімділік коэффициенті.

Барлық толтырмалы тү рлерінің есептік кө тергіш қ абілетін қ абақ шалы қ ада жә не бағ анды қ адаларды ажырату келесі талаптардан тұ рады:

а) қ адалардың іргетасқ а байланысты кедергілер;

б) қ аданың материал бойынша кедергілері.

Ілінбелі жә не тірек қ адалары ү шін арналғ ан есептік кө тергіш қ абілеттерін қ арастырайық:

1. Тіректі қ адалар. Толтырмалы қ аданың кө тергіш қ абілеті, қ абақ шалық қ ада, бұ рғ ылы қ ада мен бағ анды қ адалар- тіреулі іргетасқ а, сонымен бірге толтырмалы қ адалар аз сығ ымды іргетасқ а тіреліп, келесі формуламен есептеледі:

F_d = RA, (5.2)

мұ нда:

- қ аданың іргетасқ а жұ мыс жасау шартының коэффициенті;

А - қ аданың іргетасқ а тү су ауданы;

R - қ аданың астың ғ ы бө лігнің есептік кедергісі.

Барлық толтырмалы қ адалар ү шін R=20 МПа, қ абық шалы қ адалар - бетонмен толтырылмалы жә не бағ анды қ адалар- іргетасқ а 0.5 м-ден кө п емес жерде орналасса, онда:

, (5.3).

мұ нда:

R_c.п - уақ ытша тү сетін нормативті кедергі;

g_q - іргетастың қ ауіпсіздік коэффициенті;

l_d - қ аданың есептік кіру терең дігі;

d_f - қ ада бө лігінің сыртқ ы диаметрі, қ абық шалы қ адаларғ а іргетас қ алың дығ ы 3 диаметрлі қ абық шадан тұ рса:

, (5.4)

2. Толтырылмалы- ілінбелі қ адалар. Бұ л қ адалардың барлық тү ріне арналғ ан кө тергіштік қ абілеттілігі мына формуламен есептеледі:

F_d= g_с(g_сRRA + uSg_сff_ih_i), (5.5)

мұ нда:

g_c - қ аданың іргетас ішінде жұ мыс жасау коэффициенті;

R – қ аданың астындығ ы бө лігінен тү сетін есептік кедергісі, ол Қ НжЕ-ден анық талады, ол іргетастың тү ріне тә уелді;

А - қ аданың кө лденең қ имасының ауданы жә не кө лденең қ ималы қ аданың пиреметрі;

f_i - қ адалы іргетастың ү стің гі бетінің есептік кедергісі;

g_cR жә не g_cf - қ аданың ү стінгі бетіне байланысты алынатын коэффициенттер, бұ л коэффициенттер қ аданың кіру қ абілетіне тә уелді болып Қ НжЕ «Ғ имараттар негіздері» бойынша алынады;

h_i - іргетастың i-нші қ аданың қ алындығ ы.

Толтырмалы қ аданың толтырғ ыш кө тергіш қ абілетін (5.5) формуламен анық тайды. Айырмашылық тек қ ана жұ мыс шартына сә йкес келетін g_c, g_cR, g_cf коэффициенттерде, сонымен бірге топырақ тың астынғ ы бө лігіндегі қ аданың есептік кедергісінде коэффициенттердің белгіленуі Қ НжЕ –ден алынады. Шаң -балшық ты топырақ тар ү шін R- Қ НжЕ-нің кестесінен алынады, қ ұ мдақ жә не ірі кесекті топырақ тар ү шін R-топырақ тың біртекті шекті массивіне сә йкес, осы айырмашылық ты анық тай отырып, формуланы қ олданады.

3. Қ аданың кө тергіш қ абілетін эксперименттер ә дісімен анық тау. Қ аданың кө тергіш қ абілетін нақ тылау ү шін, қ ұ рылыс алаң ында сынақ тар жү ргізіледі. Қ азіргі кезде қ адалар ү шін тө мендегі сынақ тарды жү ргізеді: динамикалық статикалық бұ рғ ылау жә не статикалық жү ктеме.

Динамикалық ә діс жұ мыстың терең дігі пайда болғ ан кезде іске асады. Бұ л ә діс қ аданы ұ румен жү ргізіледі, сонымен қ атар қ аданың топырақ қ а енуінен пайда болатын кедергі арқ ылы анық талады. Динамикалық сынақ – қ аданы толтырып енгізгеннен кейін жү ргізіледі, яғ ни жобаны орындаудан бас тартуғ а дейін жә не оның «демалысы». Қ НжЕ бойынша «демалыс» қ адалар ү шін ү ш тә уілікті қ ұ райды, балшық ты топырақ тар ү шін- алты тә уілік. Н.М. Герсевановтың тең дік жұ мысынан пайда бодғ ан формула қ ада кедергісінің шектік мә нін анық тау ү шін алынады.

(5.6)

мұ нда:

h - қ ада материалының серпімділік қ абілетіне тә уелді коэффициенті;

А - қ аданың кө лденең оқ пасының қ има ауданы;

М -қ аданың ену ә дісіне тә уелді коэффициент;

Е_d -соғ у есепті энергия(молот) немесе виброену;

s_a -«демалыс» кезінен кейінгі фактілік болдырмау (он рудан анық талады);

m₁- виброенудің толық салмағ ы;

e - ұ рудың қ алпына келтірілген коэффициенті;

m₂- қ ада мен қ ада басының қ аптамасының салмағ ы;

m₃- подбабка салмағ ы.

Соғ у шегуінің ең аз білдірмесі «қ ада-топырақ» серпімді деформация жү йесін ескереді.Бұ л ү шін серпімділік пен қ алдық шегуді анық тап, формула бойынша F_u –ді есептейді. Динамикалық сынақ басқ а ә дістерге қ арағ анда ең қ олайлы. Статикалық ә діс қ аданың топырағ ының астың ғ ы бө лігі мен шет жағ алы жазық тығ ының енуінен пайда болатын кедергісін анық тауғ а кө мектеседі.

Қ аданың астың ғ ы бө лігіндегі топырақ кедергісі:

R_s=b₁q_s, (5.7)

мұ нда:

b₁ - топырақ тың қ ада астына ену кедергісі коэффициенті;

q_s - топырақ кедергісінің орташа ауданғ а ену белгілемесі.

Топырақ кедергісінің орташа шет жағ алы жазық тығ ының кедергісі - f келесі формуламен анық талады:

f = b₂f_s, (5.8)

мұ нда:

b₂ - ө тпелі коэффициент (Қ НжЕ «Ғ имараттар негіздері» бойынша алынады);

f_s - топырақ тың орташа меншікті кедергісі.

Қ аданың кө тергіш қ абілеті:

F_u=R_sA+fhu, (5.9)

мұ нда:

А - қ аданың кө лденең қ имасының ауданы;

h - қ ада ұ зындығ ы;

u - кө лденең қ има периметрі.

Статикалық жү ктеме ә дісі келесі сұ лба (сурет 5.3) б-ша жү ргізіледі. Гидравликалық домкрат кө мегімен статикалық жү ктеме салынып оның шегу шартын жә не оның кө лемі ө лшенеді. Сынақ тың қ орытындысы б-ша ось бойына кесте тұ рғ ызылады «шө гу-жү ктеме» (сурет 5.4).

Сурет 5.3 Статикалық жү ктеме б-ша қ аданың сынақ сұ лбасы

1 жә не 5 - анкерлік қ ада; 2- тіреуіш арқ алық; 3- домкрат; 4-сынақ қ ада; 6-насос

Сурет 5.4 S шө гу Р жү ктемесіне тә уелділік кестесі

Бұ л кесте қ исық тар кө рінісінде берілген. 3-ші қ исық ә лсіз топырақ тар ү шін. Қ исық тың кенеттен тыс ө згеруі негізінен ү йкеліс кү шінің ү зілуінен кө рінеді, бұ л жағ дайда қ аданың кө теріш қ абілеті ескерілмейді. s=f(p) - сұ лбасы кө мегімен қ аданың нормативті шектік кедергісін s=f(p) анық тайды. Қ НжЕ бойынша оны келесі ә діспен анық тайды: F_u.n. s=f(p) сұ лбасынан жү ктемені анық тайды, жү ктеменің кө мегімен қ ада шө гуді (S) деп қ абылдайды. S-келесі формуламен анық тайды:

s=xs_u.mt, (5.10)

мұ нда:

S_u.mt - салынатын ғ имараттың немесе ү ймереттің шекті кө лемдік шө гуі;

x - ғ имараттың шекті кө лемдік шө гуіне қ адаманың шө гуіне ө ту коэффициенті.

Шартты шө гу 1сағ атта 0, 1мм қ абылдаса, ол топырақ ты немесе балшық ты топырақ ү шін, ал =0, 2 болса, онда қ аттыдан қ иын иілгішті топырақ тар ү шін.

Қ аданың статикалық жә не динамикалық сынақ тардың қ орытындысы бойынша кө тергіштік қ абілеті:

(5.11)

мұ нда:

g_с - жұ мыс шартының коэффициенті;

g_q - топырақ бойынша серпімділік коэффициенті.

4. Теріс ү йкелу мен оның тіркеуі жө ніндегі негізгі мағ лұ маттар. Егер қ ада бойында ә лсіз қ атты қ ысымдағ ы топырақ қ абаты болса, онда сыртқ ы қ ысым ә серінен (сурет 5.5) ә лсіз топырақ ү стінен жатқ ан топырақ қ абаты шө гуді беріп, ол тө менге қ арай орын ауыстырады.

Сурет 5.5 Теріс ү йкелудің сұ лбасы

Нә тижесінде, жағ алау жазық тығ ында ү йкелу дами тү седі де ол тө менге қ арай бағ ытталып, қ аданы одан ә рі тө менге итере бастайды. Бұ л ү йкеліс теріс деп аталады(негативті).

Қ адалы іргетастың жобасы мен оны есептеудің реті. Жеке қ ада мен іргетаста орналасқ ан қ аданың жұ мыс істеу мү мкіндігі бірдей емес.

Егер қ аданың іргетаста орналасуы бірнеше рет қ айталанса, онда иілу деформациясы кішірейеді. Сондық тан іргетастағ ы қ ада топырағ ының орнық тылығ ы жеке қ адағ а қ арағ анда ә лдеқ айда ү лкен.

Сурет 5.6-ғ ы қ аданы вертикальді изобарасы келтірілген (а)-жің ішкелі жә не (б)- жуан іргетасты қ ада. Сонымен бірге, сурет 5.6-ғ ы қ аданы қ олданып, кернеу астындағ ы аумақ ты терең жә не тығ ызды қ абат топырақ қ а орналасуғ а жағ дай туғ ызады. Бұ л іргетасты қ аданың шө гуін тө мендетеді.

Бұ ның бә рі, ұ зындығ ы ү лкен қ адаларды қ олдану керектігін кө рсетеді. Сонымен бірге, қ орытынды шешімді технико-экономикалық тең естіру нұ сқ аларын қ олдана отырып, қ абылдау керек. Центрге жә не центрден тыс қ ондырылатын іргетасты қ адаларды жобалауда проф. Б.И. Далматов келесі жағ дайларды орындауды талап етеді:

Центрге жә не центрден тыс қ ондырылатын іргетасты қ адаларды жобалауда проф. Б.И. Далматов келесі жағ дайларды орындауды талап етеді:

а) табан топтамасының ену терең дігін анық тау;

б) тү рді анық тау, қ ада ө лшемі;

в) қ аданың жү к кө тергіш қ абілетін анық тау жә не оғ ан тү сетін есептік жү ктеме;

г) қ ада санын анық тау;

д) фактілік жү ктеме есебі;

е) іргетасты қ аданың шө гуін анық тау.

Сурет 5.6 Қ аданың вертикаль бойымен кернеуленген изобаралар

а- жің ішкелі; б-жуан

Табан топтамасының ену терең дігін сайлауда, оның аз болуына тырысу керек, ө йткені ол оның тиімді экономикалық шешімін қ абылдайды. Бұ л кезде ғ имараттың конструктивті ерекшеліктерін (жертө бе саны т.б.) керу керек. Қ ада тү рін, типін жә не ө лшемін ғ имаратқ а немесе ү ймеретке тү сетін жү ктемеге сә йкес есептейді, қ ұ рылыс алаң ының инженерлі-геологиялық талаптарын, іргетасты қ адалардың қ ұ рылыс сынақ тарындағ ы жабдық тары мен қ ұ рылғ ылары ескеріледі. Соң ғ ы кездері ү лкен жетістікке ие болып жү ргендері осылар. Қ ада ұ зындығ ын оның топырақ та орналасуына байланысты анық талады. Кө лденең қ ималы қ адалар ұ зындығ ына тікелей тә уелді. Қ адағ а тү сетін есептік жү ктемені анық тағ аннан кейін, қ ада санын анық тауғ а кіреседі, оны конструктивті жоспарында орналыстырады. Қ адалар қ атар бойынан немесе шахматты тіземдемеде – осьтер аралығ ы – 3d орналыстырады.

Сурет 5.7 Қ адалардың планда орналасуы

Темірбетон топтамасының ұ зындығ ы ұ стынның немесе қ аданың есебінен не болмаса оның жоспарда едә уір кенеюінен шық қ ан есептерден тексереді.

Ә рбір қ адағ а тү сетін фактілік жү ктемені келесі формуламен тексереді:

, (5.12)

мұ нда:

N_d – іргетасқ а тү сетін есептік жү ктеме;

N_роств, N_гр - қ ада салмағ ынан топырақ қ а тү сетін есептік жү ктеме;

n – қ ада саны.

Бұ л жағ дайда мына шарт ескерілуі қ ажет:

N_ср< N, (5.13)

мұ нда: N - қ адағ а тү сетін есептік жү ктеме.

Қ ададан топырақ қ а берілетін кернеу келесі деформация тү рлерін қ абылдайды: нығ ыздалу, серпімді. Нығ ыздалу- активті зоналар шегінде, серпімді- зоналардан тыс. Қ НжЕ2.02.03-85 б-ша шартты іргетасты қ аданың контурын былай анық тайды.

АБ жазық тығ ы- астында, қ аданың астың ғ ы бө лігінен ө теді (сурет 5.8), қ ырынан- вертикальді АВ мен БГ жазық тық тары htgj_cp/4.

Аралығ ында ө теді, мұ ндағ ы: j_cp - қ аданың ұ зындық шегіндегі ішкі бұ рыштың орташа ү йкелу есебінің мә ні. Іргетасты қ ада мен кә дімгі іргетастың шө гуінің есептерінде кө п ерекшеліктер жоқ.

Сурет 5.8 Іргетасты қ аданың шартты сұ лбасы

Қ адағ а центрден тыс енетін іргетастың есепті жү ктемесінің жобасы:

, (5.14)

мұ нда:

M_x, M_y - есептік моменттер, табан топтамасының центрлік осьтерінде;

n - іргетастағ ы қ адалар саны;

Xi, yt -басты ось пен қ аданың жеке осьтеріне дейінгі ара қ ашық тық;

х_i, у_i - есептелетін есептік жү ктеме ү шін.

Рұ қ сат етілетін есепті жү ктеме 20% кө п болу қ ажет. Іргетасты қ адаларды шө кпе топырақ та суландыру ә дісін қ олдануғ а болады, егер де топырақ ты қ адаларды олардың енуінен кесетін болса немесе орташа тығ ыздық ты жә не топырақ ты, шаң -балшық пен оның ақ қ ыштық кө рсеткіші Қ НжЕ 2.02.03-85 бойынша алынады.

1-ші типтегі шө кпе топырақ ты есеп 14.2 нұ сқ ауымен жү ргізіледі. Бұ л жағ дайда топырақ тың R астың ғ ы бө ліктегі есепті кедергімен қ ырлы жазық тық f_i Қ НжЕ-дегі кестелер кө мегімен анық талады.

2-ші типтегі шө кпе топырақ тың қ адағ а тү сетін есепті жү ктемесі:

, (5.15)

мұ нда:

F_d – 14.2 нұ сқ ауымен қ аданың кө тергіш қ абілеті;

g_k, g_с - жұ мыс шартына сә йкес келетін сенімділік коэффициенттер;

Р_n - теріс ү йкелу кү ші Қ НжЕ бойынша анық талады.

Негізгі ә дебиет: 1[198-208], 2[198-229]

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Қ ада деген не?

2. Қ аданың қ андай тү рлері белгілі?

3. Іргетасты қ адалармен олардың топтамалары қ алай бө лінеді?

4. Қ адағ а тү сетін есептік жү ктеме қ алай анық талады?

5. Қ аданың жү к кө тергіш қ абілеті, сонымен бірге топырақ тың жатуына ә сер ететін табиғ ат жағ дайларынан қ аданың жү к кө тергіш қ абілеті қ алай анық талады?