Таяз іргетастарды есептеу
Іргетас негізінің шөгуін есептеу үшін табан өлшемдерін және топыраққа берілетін қысым мәнін білу керек. Осыған байланысты іргетас негізінің өлшемдері алдын-ала негіз топырағының есептік кедергісіне қатысты есептеледі, яғни іргетас негізін шектік жағдайлардың 2-ші тобы бойынша есебіне сәйкес.
Орталықтан жүктелген іргетас деп тең әсерлі сыртқы жүктемелер іргетас табанының орталығы арқылы өтетін іргетас аталады. Орталықтық жүктелген іргетастарды жобалаған кезде келесі тексеру комплексінде орындалуы қажет:
p R; ; , (1)
мұнда р – іргетас табанының негізіне түсірілетін сыртқы жүктемелерден, іргетастың өз салмағынан және оның кесіндісіндегі топырақтың орташа қысымы; R – ҚНжЕ 2.02.01-83 бойынша анықталатын топырақ негізінің есептік кедергісі.
Іргетас орнату тереңдігін анықтаған соң оның өлшемдері топырақтың есептік кедергісінің мәнін қолдананып есептеледі. Формулада R-ді анықтау үшін 2 белгісіз – іргетас табанының ені және топырақтың есептік кедергісі болғандықтан, оған тепе-теңдік шартын қолданамыз:
N=F+G, (2)
мұнда N – топырақ реакциясы; F, G – сәйкес сыртқы жүктеме мәні, оның кемеріндегі топырақ пен іргетастың өз салмағы. Топырақ реакциясын формула арқылы анықтайды
N=AR0, (3)
мұндағы А – іргетас табанының ауданы; Ro – іргетас өлшемдерін алдын-ала анықтау үшін ҚНжЕ бойынша негіз топырақтарының есептік кедергісі. Оның кемерлерінде жатқан топырағымен бірге іргетастың салмағы.
G=Ad , (4)
мұнда d – іргетас орнату тереңдігі; – іргетас калаунның меншікті салмағы; -, топырақтың және іргетас калаунның меншікті салмақтарының әртүрлі мәндерін ескеретін коэффициент; темірбетон іргетас үшін =20кН/м3. Шыққан мәндерді бастапқы формулаға қойсақ, темірбетон іргетастар табанының шамамен өлшемдерін анықтау үшін теңдігін аламыз:
А = (5)
Іргетас табанының ауданын білсек, табан өлшемдерін анықтуға болады :
Табан өлшемдерін формулаға қойған соң есептелетін негіз топырағының есептік кедергісін нақтылау нәтижелері бойынша іргетас табанының өлшемдерін анықтаймыз. Бұл тәсіл кезекті жақындату тәсілі деп аталады.
Іргетас денесінің конструкциялануы темірбетон және бетон конструкцияларын жобалау мөлшерлеріне сәйкес жүргізіледі. Іргетас биіктігін келесі факторларға сәйкес анықтайды:
- жұмыстарды өндіру жағдайынан (әдетте іргетастың жоғарғы шекарасын қатысты белгіге– 0,15 әкеледі);
- конструктивті шешімге байланысты – іргетаста ұстынды орналастыру стакан түбінің минимальді қалыңдығы және т.б.;
- Іргетас материалының беріктігі (іргетас биіктігі түсірілетін есептік жүктемелер әсері шарты бойынша анықталады ).
Қорғау қабатының қалындығын құрғақ топырақтарда 3,5 см кем емес, суға сіңіргіш – 7,5см етіп тағайындалады.
Барлық өлшемдерді анықтап болған соң іргетас табанына түсірілетін орташа қысым анықталып және 1-ші тәуелділік жағдайы тексеріледі (1)
(6)
Іргетастың соңғы әрі нақты өлшемдері оның деформациялық есебі негізінде, яғни шектік жағдалардың 2-ші тобы бойынша анықтайды.
Орталықтан тыс жүктелген іргетастардың есебі келесі жағдайларда жүргізіледі:
p R (7)
Орталықтан жүктелген іргетастармен салыстырғанда (тағы 1 жағдай қосылады):
мұнда pmax – іргетас табаны астындағы максималды шеткі қысым.
Жалпы жағдайда орталықтан тыс жүктелген іргетасқа әр түрлі жазықтықтарда әсер ететін көлденең және тік моменттер мен күштер жүктемелері әсер етеді. Сондықтан орталықтан тыс жүктелген іргетас деп тең әсерлі сыртқы жүктемелері оның табанының ауырлық орталығынан өтпейтін іргетас аталады (сурет 2).
Жобалау кезінде шартты түрде, реактивті қысым қатаң іргетас табаны бойынша сызықтық заңдылық бойынша үлестіріледі, ал оның максимальді және минимальді өлшемдері мына формула бойынша есептеледі:
(8)
мұнда Мх, Му – әсер етіп тұрған жүктемелердің іргетас табанының бас осьтеріне қатысты моменттері; Wx, Wу – бас осьтеріне қатысты іргетас табанының аудандық кедергі моменттері.
2-сурет. Орталықтан тыс жүктелген іргетас схемасы.
Момент бір жазықтықта әсер еткен кезде (8) формуласы мына түрге келеді.
(9)
Жоспардағы тік бұрышты табаны бар іргетас үшін
A=bl; ; M=(Fw+G)e
Сонда (10)
мұнда l және b – тік бұрышты іргетас табанының сәйкесінше үлкен және кіші беттері; е – тең әсерлі сыртқы жүктеменің эксцентриситеті;
3 суретте экцентриситет өлшеміне байланысты іргетас табаныны астындағы кернеулер эпюралары.
Орталықтан тыс жүктелген іргетастарды жобалау кезінде қысымның табан бойынша біркелкі үлестіруіліне қол жеткізу керек, бірақ оны іске асыру әрқашанда орындала бермейді. Сондықтан реактивті қысымның трапеция түріндегі эпюрада рmin /рmax қатынасы шектеледі. Ауыр көпірлік краны бар ұстындар үшін рmin /рmax =0,25, ал қалған іргетастарға Pmin=0 (осының арқасында табанның іргетастан үзілуін болдырмайды) қолданылады. Орталықтан тыс жүктеменің әсерін іргетасты момент жағына тарту арқылы азайтуға болады. Эксцентриситет жағына қарай іргетас табанының ауырлық центрін ығыстыру іргетас табаны бойынша кернеулерді түзетудің басқа жолы болып табылады (сурет 3). Орталықтан тыс жүктелген іргетастарды жобалау тәжірибесінде тең әсерлі сыртқы күштер іргетас табанының бас осьтеріне қатысты ығыстырылған жағдайлар жиі кездеседі (сурет 4 А нүктесі). Бұл жағдайда бұрыштық нүктелердің қысымы.
(11)
Қысым максималды бір нүктеге әсер ететін болғандықтан келесі шартты орындаған жөн
pmах<1,5R. (12)
Бұл жағдайда қысымдарды түзету үшін іргетас табанының ауырлық центрін теңәсерлі жүктемелер түсетін нүктелерге ығыстыру жолмен іске асыруға болады.
Соңғы жылдары іргетас пен негіздерді жобалау үшін сенімділік теория әдістері кеңінен пайдалануда. Кез-келген құрылғының пайдалану тиімділігін оның сенімділігін білмей бағалауға болмайды, бұл тұрғыда сенімділік кез-келген өнім сапасының маңызды көрсеткіші ретінде қарастырылып отыр. Құрылысқа байланысты сенімділік түсінігі өзіне жобалау кезінде сенімділікті қамтамасыз ету, ғимараттар мен үймереттерді салып, пайдалану процесстерін бірдей қосуы қажет. Осы процестің негізгі критериі инженерлік үймереттерді пайдалану уақыты көп және аз шығындар кезінде жақсы пайдалану сипттамаларын алу болып табылады.
«Негіз – іргетас – имарат» жүйесінің сенімділігі деп жүйенің дайындау және салу оған қоса пайдалы функциялау кезінде де барлық сыртқы әсерлерді қабылдау қабілеті мен пайдалану процесінде сапасын сақтауды түсінеміз.
Ғимарат пен имараттарды пайдалануына табиғи-климаттық жағдайлар және сыртқы орта әсері үлкен әсер етеді, бұл сенімділік теориясын үймереттер есебінде пайдалануды қиындатады. Бұл топырақ негізді үймереттерге қатысты, себебі «негіз – іргетас – ғимарат» жүйесінің ең жауапты элементтерінің бірі болып табылады.
Іргетас сенімділігінің түсінігіне ғимаратты дұрыс пайдаланғанда сыртқы әсерлерді қабылдап және оларды негізге беру қабілеті жатқызылады. Ал негіз сенімділігіне берілген уақыт аралығында ғимарат және онда орналастырылған жабдықтар толықтай дұрыс пайдаланып сыртқы әсерлердің бірігуін (жүктемелер, техникалық және табиғи-климаттық жағдайлар) қабылдай алу қасиеті жатқызылады. «Негіз – іргетас» жүйесі элементтерінің сенімділік мінездемесін сандық сипаттау негіз топырағының құрылыс қасиеттерінің сондай-ақ жүктеме мен әсерлер өзгергіштігін ескеріп жасалады. Бұл заңдылықтарды шығарудың 2 жолы бар:
- Жүктемелер мен әсерлердің, топырақ қасиеттерінің өзгеруімен сипатталатын табиғи физикалық процесстер кезіндегі тексеру мен зерттеуге негізделеді;
- Мүмкіндік теориясы мен математикалық статистика әдістерінің мәліметтерін жүйе бойынша енгізу арқылы негізделеді. Бұл жағдайда физикалық процестерді зерттеу көмекші сипатында және жүріп жатқан процестердің сапалық жағын негіздеу үшін қолданады. Осы жол физико-математикалық параметрлік теориясының негізі болып табылады 1/3 аса аз сенімділігі бар абсолютті қатаң ретінде қарастыруға болады.
ҚАДАЛЫ ІРГЕТАСТАР
1 Жалпы мәліметтер, қадалы іргетастардың түрлері және классификациясы
Өнеркәсіптік көліктік және азаматтық ғимараттардың көптеп құрылысы іргетастарды орнатудың жаңа рационалды шешімдерін іздеуді қажет етті. Белгілі инженерлік-геологиялық жағдайларда қадалы іргетастар шешімі осындай болып келеді.
Тығыз емес топырақпен төселетін қуаты әлсіз, су сіңірген топырақтар әсіресе жерасты суларының деңгейі биік аудандарда таяз салымды іргетастар рационалды емес болып келеді, ал қадалы іргетастарды қолдану, әдетте, маңызды экономикалық тиімділікті береді.
Қада және қадалы іргетастардың түрлері. Қада деп ғимараттардың қысымын негізге беретін топыраққа енгізілген немесе онда дайындалған қатаң бағана, діңгектерді айтады.
Қадалар топырақта жұмыс істеу жағдайы бойынша тірек-қада және аспалы (үйкеліс қада) деп бөлінеді.
Тірек-қадаларына сығылмайтын топыраққа тірелетін қадалар жатады.
ҚНжЕ 2.02.03-85 бойынша бұндай топырақтарға жартасты, іріскесекті, тығыз және орташатығыздығты құм және деформация модулі E≥50 МПа суға сіңірілген қатты консистенциялы саздар жатқызылады. Тірек-қадалары қысымды табан арқылы береді, оның бүйір беттері бойынша үйкеліс күші пайда болмайды.
Аспалы қадаларға сығылатын топырақтармен қоршалған қадалар жатады. Бұндай қадалардың көтергіш қабілеті қаданың төменгі бөлігінің астындағы және оның бүйір беттері бойынша топырақ кедергісінен жинақталады.
Қаданың материалына, дайындау тәсіліне және еңгізілуіне байланысты, қадалар қағылатын (темірбетон және ағаш), соғылатын, бұрғыланып түсірілетін (буроопускные) және бұрандалы болып ажыратылады.
Қағылатын темірбетон қадаларды әр түрлі қималы және әр түрлі өлшемді болып жасалынады. Көлденең қимасының түрі бойынша олар төртбұрышты, тіктөртбұрышты, дөңгелек ойындысы бар төртбұрышты, диаметрі 800мм-ге дейін толы дөңгелекті (сурет 1) болып ажыратылады.
Әрбір қада түріне анықтама әдебиеттерінде келтірілетін стандарт қойылады. Мысалы, төртбұрышты қадалар қималарының өлшемдері 0,2X0,2-ден 0,4X0,4 дейін және ұзындығы 3 м-ден 20м-ге дейін болады. Толы дөңгелек қадалар ұзындығы 4 м-ден 12м-ге дейін және диаметрлері 0,4; 0,5; 0,6 және 0,8 м. Олар төменгі соңы ашық және жабық болып дайындалады және қажет жағдайларда ұзындығы бойынша түйістіріледі. Қағылмалы темірбетон қадалар көлденең қималарының қалыптары бойынша: призмалы және бүйір шеттері еңіс – пирамидалы, трапециялық және ромб түріндегі болып бөлінеді (сурет 2).
Қағылмалы темірбетон қадалар түрлері: жерүсті бөлігі ұстын ретінде қолданылатын ұстын-қадалар; қада диаметріне қарағанда диаметрлері кіші етіп орналыстыратын бас ұңғымаларға енгізілетін қадалар; қадаларды орнатудың бұл әдісі қатты, жартылай қатты консистенциялы сазды топырақтарды өту (өтпелі) және басқа да осы сияқты жағдайларында қарастырылады; топырақты шаю арқылы енгізілетін қадалар (бұл әдіс құмды топырақтардың үлкен қалыңдықтарын өту үшін ұсынылады).
Қағылмалы темірбетон қадаларды арматуралау тәсілі бойынша кернелмейтін бойлық арматуралы және көлденең арматуралы; алдын-ала кернелген сым немесе стерженьді бойлық арматурамен және көлденең арматуралаумен немесе олсыз (онша ұзын емес қадалар) етіп дайындайды.
Ағаш қадалар қазір жиі қолданбайды, себебі ағаш материалмен құрылысты қамтамасыз ету қиын және жерасты сулары деңгейінен жоғары орналасқан қада бастарының шіруі. Ағаш қадалар қылқан жапырақты ағаштардан диаметрі 22…34см, ұзындығы 6.5 және 8.0 м болып жасалады. Ұзындығы үлкен ағаш қадаларды қолданғанда оларды екі-үшеуінен (бревно) түйістіреді.
Толтырмалы, күйылмалы қадалар қағылатындарға қарағанда тікелей құрылыс алаңында дайындалады. Құрылыс тәжірибесінде толтырылатын қадалардың келесі түрлері қолданылады:
1) қабығы жоқтар –оның қабырғаларын бекітпей ұңғымаларда жасалады. Ұңғымалар бетон ерітіндісімен жақсылап трамболап немесе дірілмен құйылады, бұл мәнді көтергіш қабілеті бар қадалар алуға мүмкіндік береді. Оны үлкейту үшін бұрғылау арқылы кеңейтілген бөлік жасайды. Осылай, мысалы, діңгегінің диаметрі 40…170см және ұзындығы 40…50м болатын бұрғыланып соғылатын қадалар жасаланады. Ұнғыма (скважина) орналастыратын құрылғы мен механизмдер құрылыс алаңшасының инженерлік-геологиялық жағдайына байланысты таңдалады;
2) алынатын қабаты бар – төмеңгі бөлігінде ұштамасы бар қабықшаны топыраққа енгізу жолымен дайындалады. Қағумен, дірілмен немесе кейде кейіннен бетон қоспасымен толтырылып және дұрыстап нығыздалатын бұрғылаумен орындалады. Бұндай түрмен дайындалған ұштамасы топырақта жоғалатын қағылмалы қадалар көтергіштік қабілеті мен дайындалу сапасы бойынша қағылмалы қадаларға жақындайды. Бұл қадалардың түрлері болып жиі трамболанған соғылмалы қадалар, дірілді бастырмаланған соғылмалы қадалар (бетон қоспасын дірілді бастырмалап нығыздайды), бастырмаланған ложесі бар соғылмалы қадалар (пирамидалы немесе конусты ұңғымалар соғылады);
3) алынбайтын қабаты бар – арынды жерасты су жағдайында орындалады, себебі бұндай жағдайда қабықтың төменгі бөлігіндегі бетон тығыны бұзылуы мүмкін, сондықтан қада діңгегінің біркелкілігін қамтамасыз ету қиын. Темір қабықшалы қадалар айтарлықтай қымбат, сондықтан оларды көтергіштік қабілетін жоғарылатып орнатады, ол үшін төменгі бөлігінде комуфлетті жарылыс көмегімен оның кеңейтуі жасалынады (сурет 4).
Бұрғылап түсірілетін қадалар темірбетон элемент пен ұңғыма қабырғасы арасындағы қалыңдығы 5…10 см қуысты ерітіндімен толтырылатын алдын-ала бұрғыланған ұңғымаларға түсірілетін дайын темірбетон элементтерден дайындалады.
Бұрандалы қадалар – ұштама және лопасть ретінде қызмет атқаратын кеңейтілген табаны бар темірбетон немесе болат қабықша түріндегі діңгек. Топыраққа арнайы механизмдер көмегімен өте ақырындап және сілкінусіз енгізіледі. Мұндай қадалар көпір құрылысында және де анкерлік қадалар ретінде қолданылады.
Қадалы іргетастар әдетте бірнеше қадалардан орнатылады, бұл жалғыз қаданың көтергіштік қабілеті берілетін сыртқы жүктеменің мәнінен айтарлықтай кіші болуына байланысты.
Конструкциялар жұмысының жағдайына және әсер ететін жүктемелердің бағытына байланысты қадалар тік, көлбеу немесе аралас әдістермен орналасады. Олар жүктемені қадаларға үлестіретін, олардың бірдей жұмысын және біркелкі шөгуін немесе иілуінсіз кренді шөгуін қамтамасыз ететін ростверк арқылы байланысады. Қадалы іргетастардың биік және төмен қадалы ростверкті түрлерін бөледі. Төмен қадалы ростверк табаны жоспарланған топырақ деңгейінен төмен орналасады
Пучинистый топырақтарда оған аязды пучениенің күштері әсер етуі мүмкін. Биік қадалы ростверк топырақ бетінен жоғары орналасады және негізінде көпірлер және гидротехникалық үймереттер құрылысында қолданылады.
Қадалардың жоспарда орналасу сипатына байланысты қадалы іргетастар келесі түрлері бойынша ажыратылады: ленталы қадалы іргетас – ұзындық жүктемені беретін ғимараттар пен имараттар үшін. Қадалардың жобада орналасуы бір қатарлы және көп қатарлы (екі және одан да көп қатар) болуы мүмкін; қадалы бұтақтар – конструкциялардан шоғырланған жүктемелерді (ұстындар, бағаналар және т.б.) қабылдайтын қадалардың тобы; біртұтас қадалы алаң – үлкен көлемді жүктемелерді беретін ғимараттардың (мұнаралар, құбырлар және т.б.) астына орнатады.
2 Қадалы іргетастардың қөтергіштік қабилетін анықтау
Аспалы қаданың топырақтағы жұмысының есептік схемасы келесі түрде көрсетіледі. Бүйір беттерндегі үйкеліс күштері қада ұзындығы бойынша қосылып төмен жатқан топырақтарға беріледі (сурет 6). Дәл осы жазықтықта бойлық жүктемелердің қада бүйіріне берілуі есебінен топырақта кернеу пайда болады. Осының нәтижесінде қада айналасында топырақтың кернелген жандарынан пирамидамен, ал бүйірінен дөңес кисық сызықты бетпен шектелген массиві пайда болады. Бұнда αср – қада өтетін ішкі үйкеліс бұрыштар өлшемдерінің орташаланған мәні.
Жеке қаданың және қадалы іргетасқа енетін қаданың көтергіш қабілеті әртүрлі. Бұдан қадаларды топыраққа қағу кезінде оның айналасында оның диаметрлерінің 5…6 өлшеміндегі деформацияланған аумақ пайда болады, сондықтан қадалар арасындағы ара- қашықтық с r болғанда қысымдар эпюралары қиылыспайды және қада жеке сияқты жұмыс істейді (сурет 7). с мәні 2r-ге дейін және одан да төмендесе, әрбір қаданың жұмысын барлық қадалар жұмысын ескере отырып қарастыру қажет.
В. И. Голубков жұмыстарының тәжірибесі бұтақтардағы қадалардың көтергіштік қасиеті қадалар арасындағы кеңістікте топырақты нығыздау есебінен жекеге қарағанда артық екенін орнатқан. Қадалы іргетаста ростверк, қадалар, қадалар арасындағы топырақ біртұтас сияқты жұмыс істейді және шөгеді. Бұл жағдайда қадалы бұтақтың шөгуі жалғыз қаданыкінен көп, себебі қадалардың төменгі соңдары жазықтығында жүктелген алаңша үлкенірек. Бұны және жинақы ростверк жобалау қажеттілігін де ескере отырып, және технико-экономикалық ойлардан аспалы қадалардың ара-қашықтығы 3d-дан кем емес етіп қабылданады (d — қаданың көлденең қимасының диаметрі немесе или жағы).
а- қысымдар эпюралары қиылыспайды; б – қысымдар эпюралары жапсырылады.
ҚНжЕ 2.02.03.-85 бойынша қадаға түсетін жүктеме ҚНжЕ 2.02.01-83 бойынша қаданың есептік жүктемесі мына формуламен анықталады:
, (1)
мұндағы Fd – жеке қаданың негіз топырағының көтергіштік қабілеті; – сенімділік коэффициенті;
Қағылмалы қадалардың барлық түрлерінің, қабықшалы қада және бағана-қадалардың есептік көтергіштік қабілетін келесі шарттардан алынған мәндердің ең кішісі ретінде анықтаған жөн: а) топырақ бойынша қаданың кедергісі; б) материал бойынша қаданың кедергісі.
Аспалы және тірек-қадалар үшін арналған есептік көтергіштік қабілетін анықтау әдістерін қарастырайық.
Тірек-қадалар. Жартасты топыраққа тірелетін қабықша-қадалардың, бұрғыланатын және соғылатын қадалар мен бағана-қадалардың және де аз сығылатын топыраққа тірелетін қағылатын қадалардың көтергіштік қабілеті келесі формуламен есептеледі:
Fd = RA, (2)
мұндағы – қаданың топырақтағы жұмыс жасау шартының коэффициенті; А – қаданыңк топыраққа тірелу ауданы; R – қаданың төменгі бөлігнің астындағы есептік кедергісі,кПа, қағылатын қадалардың барлық түрлері үшін R=20 МПа, бетонмен толтырылатын қабықшалы-қадалар мен соғылатын қадалар үшін және желденбеген жартасты топыраққа бекітілген бағаналы қадалар үшін 0.5 м-ден кем емес:
, (3)
мұндағы Rc.n – су сіңірген жағдайдағы біросьтік сығуға жартасты топырақтың уақытша нормативті кедергісі; gg – топырақтың қауіпсіздік коэффициенті; ld – қаданың жартасқа есептік бекіту тереңдігі; df – жартасқа бекітілген қада бөлігінің сыртқы диаметрі, жартасты топырақ бетіне тірелген және қалыңдығы қабықшаның үш диаметрінен кем емес жартасты емес топырақтар қабатымен жабылған қабықшалы қадалар үшін:
. (4)
Қағылатын аспалы қадалар. Бұл қадалардың барлық түрілерінің көтергіштік қабілеті мына формуламен есептеледі:
Fd= gс(gсRRA + uSgсffihi), (5)
мұндағы gc – қаданың топырақта жұмыс жасау жағдайының, кПа, коэффициенті; R – қаданың төменгі астындығы топырақтың есептік кедергісі, ол іргетастың түріне, жағдайына және қаданы орнату тереңдігіне тәуелді ҚНжЕ бойынша анықталады; А – қаданың көлденең қимасының ауданы; және u – қаданың көлденең қимасының пиреметрі; fi – қаданың бүйір беті бойынша i-ші топырақ есептік кедергісі, ол топырақ түріне, оның жағдайына және қабаттың орташа орналасу тереңдігіне байланысты ҚНжЕ кестелері бойынша анықталады; gcR және gcf – қадаларды енгізу тәсіліне байланысты ҚНжЕ бойынша қабылданатын қаданың сәйкесінше төменгі соңы астындағы және оның бүйір беті бойынша топырақтың жұмыс шарты коэффициенттері; hi – қада өтетін топырақтың i-нші қабатының қалындығы. 5) формуласынан аспалы қаданың көтергіштік қабілеті қадалардың төменгі ұшы астындағы және бүйір беті бойынша топырақ кедергілерінің қосындысы сияқты анықталатыны көрінеді.
Қағылатын қадалардың көтергіштік қабілеті жалпы жағдайда (5) формуласы бойынша аныталады. Айырмашылық тек қана жұмыс шарты gc, gcR, gcf коэффициенттерін және қаданың төменгі ұшы астындағы топырақтың есептік кедергісін анықтауда. Коэффициенттердің мәндері топырақ түріне және қағылмалы қаданы орнату тәсіліне байланысты ҚНжЕ бойынша қабылданады.
R ҚНжЕ кестесі бойынша, құмдар, сазды және ірі кесекті топырақтар үшін қабылданады.
Қаданның материалы (темірбетон) бойынша котергіштік қабілеті мына формуламен анықталады:
Fdm ≤ γcm * φ( Rб A + Rsc As ), (6)
мүнда Fdm – қаданың есептіқ жүктемесі, kH; γcm – жүмыс шарты коэффициенты(φ=1.0) ; Rб – бетонның осьтік сығылуға есептік кедергісі ; А- қаданың болденең кимасын ауданы;
Rsc – арматураның сығылуға есентік кедергісі; As – қаданың барлың арматураларың қөлденең ауданы.
3 Қадалардың көтергіштік қабілеттерін эксперименттік әдістермен анықтау
Қадалардың формула бойынша анықталған көтергіштік қабілетін нақтылау үшін, құрылыс алаңында сынақтар жүргізіледі. Қазіргі кезде көп жағдайларда қадаларды сынаудың келесі әдістерін қолданады: динамикалық, статикалық зондтау (бұрғылау) және статикалық жүктемемен сынау.
Динамикалық әдіс қада басын қадалы балғамен қағу кезінде және қаданы енгізу кезінде топырақ кедергісін өту бойынша жасалатын жұмыстар тепе-теңдігіне негізделген. Динамикалық сынақтар қада айналасында топырақ құрылымын қалпына келтіру және нағыз орындау үшін қажет сыналатын қадаларды жобалық орындауға дейін соғылған кейін және оның «демалысынан» кейін жүргізіледі. ҚНжЕ бойынша құмды топырақтарға қағылған қадалар үшін «демалыс» мөлшері үш тәуілікті құрайды, ал сазды топырақтарда – алты тәуілік.
Проф. Н.М. Герсевановтың жұмыстары теңдіктерінен қаданың шектік кедергісін анықтау формуласы алынған.
(7)
мұндағы:
h – қада материалының серпімділік қабілетіне тәуелді коэффициент;
А – қада діңгегінің көлденең қимасының ауданы;
М – қаданы енгізу әдісіне тәуелді коэффициент;
Еd – балға немесе дірілдетіп енудің, қағудың есептік энергиясы;
sa – «демалыс» кезінен кейінгі фактілік орындау (он қағудың орташа мөлшері ретінде анықталады);
m1-балғаның толық салмағы;
e – қағудың қалпына келтірілу коэффициенті; m2 – қада мен қаданың басы қаптамасының салмағы; m3 – подбабка салмағы;
Динамикалық сынақ еңбек сыйымдылығы және өткізу уақыты бойынша басқа әдістерге қарағанда ең қолайлы. Бірақ нәтижелердің дұрыстығы әдетте статикалық жүктемемен сынау әдісінен төмен бағаланады.
Статикалық зондтау әдісі. Қадаларды енгізуге оның төменгі ұшы астындағы және бүйір беті бойынша топырақ кедергісін бағалауға мүмкіндік береді. Статикалық зондтау нәтижелері қаданың көтергіштік қабілетін құмды топырақтарда және құмдақтарда айтарлықтай дәл, су сіңіргіш сазбалшық топырақтарда аздау дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Соңғысында зондты енгізу үшін қажетті статикалық жүктеме мен статикалық жүктеме әдісімен анықталған қаданың көтергіштік қабілеті арасындағы корреляциялық тәуелділікті орнату қажет. Статикалық зондтау нәтижелері бойынша қаданың төменгі ұшы астындағы топырақ кедергісі
Қаданың астыңғы бөлігіндегі топырақ кедергісі:
Rs=b1qs, (8)
мұндағы, b1 – енгізу кезіндегі зонд астындағы топырақ кедергісінен қада астындағы топырақ кедергісіне көшу коэффициенті; qs – Қада ұшынан ld жоғары және 3d төмен орналасқан ауданда зондты енгізуге топырақ кедергісінің орташа мәні; (d — қада жағы немесе диаметрі).
Бүйір беті бойынша топырақтың орташа кедергісі f С-979 типін орнату үшін мына формуламен анықталады:
f = b2fs, (9)
мұндағы, b2 – өтпелі коэффициент (ҚНжЕ бойынша алынады); fs – қада бекіту тереңдігіне зондты енгізудегі оның бүйір беті бойынша топырақтың орташа меншікті кедергісі (сынақ нәтижелері бойынша қабылданады). Қаданың көтергіштік қабілеті:
мұндағ, А- қаданың көлденең қимасының ауданы; h – қаданың ұзындығы; u – көлденең қима периметрі;
Статикалық зондтау нәтижелерінің нақтылығы өте дәл еместігін айта кеткен жөн, сондықтан бұл әдісті қолдану кезінде сынақтар өткізу үшін жабдық, имараттың классын, топырақ түрін, оның жағдайын ескеру қажет
Қадаларды статикалық жүктемемен сынау әдісі келесі сұлба (8 сурет) бойынша жүргізіледі. Гидравликалық домкрат көмегімен статикалық жүктеме салынып оның шөгуін шартты тұрақтануларға дейін жеткізіп оның көлемі өлшенеді. Сынақтың қорытындысы бойынша «шөгу-жүктеме» осьтарында кесте тұрғызылады (9 сурет).
Бұл кесте қисықтар көрінісінде берілген: 1-ші қисық өте қатты топрақтар үшін. 2-ші қисық қаттылыға орташа топырақтар үшін. 3-ші қисық әлсіз топырақтар үшін. Қисықтың кенеттен тыс өзгеруі негізінен үйкеліс күшінің үзілуінен көрінеді, бұл жағдайда қаданың көтеріш қабілеті ескерілмейді. s=f(p) – сұлбасы көмегімен қаданың нормативті шектік кедергісін s=f(p) анықтайды. ҚНжЕ бойынша оны келесі әдіспен анықтайды: қазаннын шектік кедергіс Fu.n. s=f(p) графиктан анықтайды, жүктеменің көмегімен қада шөгудін (S) . S- мына формуламен анықталады:
Мұндағы Su.mt– салынатын ғимараттың немесе имараттың шекті көлемдік шөгуі; x- ғимараттың шекті көлемдік шөгуіне қаданың шөгуіне өту коэффициенті (x=0.2).
Қаданың статикалық және динамикалық сынақтардың қорытындысы бойынша көтергіштік қабілеті келесі формуламен анықталады:
мұнда: gс – жұмыс шартының коэффициенті; gg – топырақ бойынша сенімділік коэффициенті; Fu.n – қаданың нормативтың шектік.кедергісі.
4 Қадалы іргетастарды жобалау және конструкциялау
Негізгі есептік ережелер. Қадалы іргетастар мен олардың негіздері екі шекті күйлер тобы бойнша есептеледі:
- бірінші тобы бойынша – қадалы іргетастардың негізін көтергіштік қабілетін есептеу; қадаларды материалдар бойынша беріктігін есептеу;
- екінші тобы бойынша – қадалы іргетастардың шөгуін есептеу.
Топырақ негізінің көтергіштік қабілеті бойынша есеп мына формуламен табылады:
мұнда N – қадаға түсетін тік жүтеме (күш), кН; Fd – қаданың көтергіштік қабілеті; (2),(5),(12) формулаларда анықталған; γк – сенімділік коэффициенті (γк = 1,2 ; 1,4).
Қадалы іргетастарды екінші тобы бойынша есептеу мына шартнен анықталады:
мұнда S – қадалы іргетастың есептік шөгуі; Su – қадалы іргетастың шектік шөгуі, ҚНжЕ бойынша анықталады.
Қадалардың және ростверктердің беріктігін есептеу олардың материалдарына (темірбетон, бетон, ағаш, металл) байланысты ҚНжЕ бойынша жасалады.
Қадалы іргетастарды жобалау реттілігі:
- Қадалы іргетастың конструкциясын қабыл ету, таңдау.
- Ростверктің (қадалардың үстундегі плита) орнатылатын тереңдігін анықтау.
- Жеке қаданың көтергіштік қабілетін анықтау.
- Қадалы іргетастағы қадалардың санын анықтау, оларды белгілеп планда орналастыру.
- Қадалы іргетасты көтергіштік қабілеті бойынша есептеу.
- Қадалы іргетастың шөгуін есептеу.
Қадалы іргетастарды жобалауда керекті формулаларды келтірейік. Қадалардың есептік кедергісі Ғα, кН (2), (5) формулалармен анықталады.
ҚНжЕ бойынша қаданың есептік жүктемесі Рқ, кН, мына формуламен табылады:
мұнда Fα – жеке қаданың котергіштік қабілеті; – сенімділік коэффициенті ( =1,4).
Қадалы іргетастағы қадалардың саны келесі формуламен есептеледі:
мұнда N0 – ғимараттан, имараттан іргетасқа түсетін тік есептік жүктеме (куш), кН; Np – ростверктін салмағы, кН; – коэффициент ( =1.1-1.2 )
Қадалардың саның ( nk ) анықталған сон оларды ростверкте орналастыру керек.
Қадалардын тобын ростверктін планында (сызба-жоспарда) орналасуы 10 суретте көрсетілген
ҚНжЕ бойынша шартты қадалы іргетастың құрамында ростверк, қадалар оның арасындағы топырақтар болады. Шартты қадалы іргетастын контуры былай анықталады. АБ жазықтығы астында, ол қадалардын астынғы болігінен өтеді (Сурет 11). Қырынан вертикальді АВ мен ГБ жазықтықтары h-tgφорт /4 аралығында өтеді. Мұнда: h- ростверктін табанымен шартты қадалы іргетастын астынғы жазықтықтын аралығы, м: φорт – қадалы іргетастын аралығындағы топырақтын ішкі үйкеліс бұрышының орталық мәні, град.
| 111111111 1 |
| х |
| yі |
| yі |
| хi |
| хi |
| y
|
| 2 |
Центрден тыс жүктелген қадалы іргетастарды жобалағанда жеке қадаға түсетін есептік жүктеме, кН, (Сурет 12) мына формуламен анықталады:
мұнда N-қадалы іргетасқа (қадалардың үстінгі жазықтығына) түсетін қосынды тік есептік жүктеме (куш), кН; nқ -қадалар саны; Mx, My -басты центрлік шотерге (x,y) қатысты моменттер, кH⁄м x,y-басты остермен есептейтін қаданын осіне қатысты аралығы, м; хі, уі – басты остермен әр қаданын осіне қатысты аралығы, м .
Максималдык жүктеме (Nmax) 12 шартқа қанағаттану керек.