Сваи — это основные конструктивные элементы, используемые в геотехническом строительстве для передачи нагрузок от надземных конструкций на более глубокие, более стабильные слои почвы или скального грунта, если поверхности почвы недостаточно. В отличие от мелких фундаментов, которые зависят от несущей способности поверхностных слоев, сваи передают нагрузку на более глубокие слои, обеспечивая большую устойчивость в условиях более слабой или сжимаемой почвы. Эти глубокие фундаментные системы необходимы в различных проектах гражданского строительства, включая высотные здания, мосты и морские платформы.
RFEM 6, продвинутое программное обеспечение для анализа конструкций от Dlubal Software, предоставляет инженерам эффективный и точный способ моделирования свай в структурной модели. Оно включает в себя специальный тип элемента под названием "Свая" (Рисунок 1), который позволяет эффективно представлять эти фундаментальные элементы. Этот тип элемента разработан как для моделирования механических свойств самой сваи, так и для обеспечения учета ее взаимодействия с окружающей почвой в общем проекте.
Выбор типа элемента "Свая", как показано на Рисунке 1, позволяет вам определить специфические характеристики сваи, начиная с ее формы и размеров поперечного сечения (Рисунок 2). RFEM 6 предоставляет возможность указать геометрию сваи, будь то круглая, квадратная или пользовательская форма, соответствующая проекту. Вы можете ввести подробные параметры, такие как диаметр или ширина, свойства материала (например, бетон, сталь) и длину. Более того, материалы и сечения могут быть предварительно определены в навигаторе, позволяя легко выбрать их из выпадающего меню на этом этапе.
В отличие от вкладки "Сечение", показанной на Рисунке 2, которая универсально доступна для всех типов элементов, вкладка "Свая", следующая за ней, посвящена исключительно сваям. Это связано с тем, что она позволяет определить сопротивление сваи (Рисунок 3), что необходимо для понимания механизма, посредством которого свая передает нагрузки на окружающую почву.
Сопротивление, оказываемое почвой сваи, разделяется на две составляющие: сопротивление бокового трения (также известное как сопротивление ствола) и сопротивление основания. Оба играют ключевую роль в определении несущей способности сваи. Это также отражается в данных, которые вы должны ввести в окно, показанное на Рисунке 4.
Основной механизм, посредством которого свая передает нагрузку на окружающую почву, заключается в трении по боковой поверхности. Трение по боковой поверхности возникает из-за сил трения между поверхностью сваи и прилегающей почвой. Это сопротивление распределено вдоль длины сваи и варьируется в зависимости от свойств как почвы, так и материала сваи. Таким образом, чтобы начать определение типа сопротивления сваи, сначала необходимо определить распределение сопротивления сдвигу вдоль сваи; вы можете выбрать между трапециевидным и изменчивым (Рисунок 4).
Затем вы можете задать значения для прочности на сдвиг и жесткости на сдвиг. Прочность на сдвиг относится к максимальному касательному напряжению, которое почва может выдержать до разрушения, в то время как жесткость на сдвиг представляет собой сопротивление почвы деформации сдвига, когда свая перемещается относительно неё. Аналогично, вы должны определить параметры сопротивления основания, включая осевую прочность и осевую жесткость. Изначально эти параметры могут быть определены с использованием формул, приведённых ниже. Впоследствии они могут быть скорректированы на основе кривой нагрузка-перемещение из полевых испытаний или стандартов для достижения желаемого поведения сваи.
Заключительные слова
RFEM 6 предлагает мощную и эффективную платформу для выполнения геотехнического анализа и проектирования свайных фундаментов. С его обширными инструментами программное обеспечение позволяет точно моделировать поведение свай, симулировать взаимодействие почвы и сваи и выполнять необходимые проверки проектирования, которые будут более подробно рассмотрены в предстоящей статье базы знаний. Включив передовой геотехнический анализ в единую среду моделирования конструкций, RFEM 6 дает инженерам возможность проектировать более безопасные и эффективные свайные фундаменты, обеспечивая структурную устойчивость и оптимальную производительность в сложных почвенных условиях.
