Коэффициент трения бетон о бетон

Обновлено: 10.01.2025

Коэффициент трения бетон о бетон

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Метод оценки скользкости покрытия

Floors. Method of the covering slipperiness evaluation

Дата введения 2014-10-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Центральным научно-исследовательским и проектно-экспериментальным институтом промышленных зданий и сооружений (ОАО "ЦНИИПромзданий")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2013 г. N 2286-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.

Введение

Настоящий стандарт разработан в соответствии с положениями Федерального закона N 184-ФЗ "О техническом регулировании" во исполнение требований статьи 12 Федерального закона N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" о недопустимости несчастных случаев с людьми в результате скольжений, падений, столкновений и ожогов.

Стандарт не учитывает индивидуальные биомеханические особенности структуры и параметры ходьбы человека, его физическое и психическое состояние, а также конструктивные особенности обуви (обувь на высоких каблуках, платформах и т.п).

Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке нормативных документов и технической документации, устанавливающих нормируемые показатели качества материалов для покрытий полов, обеспечивающие комфортные и безопасные условия при перемещении людей по поверхности покрытий полов.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на метод оценки в лабораторных условиях скользкости покрытий полов на образцах, изготовленных в лаборатории или отобранных из исследуемого покрытия пола, при перемещении людей в обуви по сухим, влажным и замасленным поверхностям в помещениях зданий различного назначения, включая спортивные залы, производственные цеха, промышленные стиральные помещения, предприятия общественного питания, и босыми ногами при перемещении людей в залах бассейнов, ванных и душевых помещениях.

Стандарт не распространяется на неразрушающие методы испытаний скользкости изготовленного покрытия пола, а также на определение коэффициентов трения между колесом и поверхностью, по которой осуществляется перемещение тележек и напольных транспортных средств.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 3916.2 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона хвойных пород.Технические условия

ГОСТ 4598 Плиты древесно-волокнистые мокрого способа производства. Технические условия

ГОСТ 5094 Угольники чертежные. Технические условия

ГОСТ 9416 Уровни строительные. Технические условия

ГОСТ 10541 Масла моторные универсальные и для автомобильных карбюраторных двигателей. Технические условия

ГОСТ 12632 Пластины и детали резиновые пористые для низа обуви. Общие технические условия

ГОСТ 14637 Прокат тонколистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия

ГОСТ 18124 Листы хризотилоцементные плоские. Технические условия

ГОСТ 24902 Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа

ГОСТ 26433.0 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Общие положения

ГОСТ 26433.1 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления

ГОСТ 28570 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

ГОСТ 30494 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

ГОСТ 30535 Клеи полимерные. Номенклатура показателей

ГОСТ Р 54170 Стекло листовое бесцветное. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 динамический коэффициент трения скольжения: Коэффициент трения скольжения при данной постоянной скорости скольжения данной пары трущихся поверхностей.

3.2 допускаемые коэффициенты трения: Значения статического коэффициента трения скольжения и динамического коэффициента трения скольжения, при которых обеспечивается безопасность передвижения людей по покрытию пола.

3.3 коэффициент трения скольжения: Константа пропорции, выражающая отношение силы трения к прижимающей силе данной пары трущихся поверхностей.

3.4 показатель скользкости: Статический и динамический коэффициенты трения или угол скольжения.

3.5 покрытие пола: Верхний слой пола, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям.

3.6 поправочный коэффициент: Коэффициент, учитывающий износ рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека.

3.7 рабочий эталон подошвы ноги человека: Образец, имитирующий подошву ноги человека.

3.8 рабочий эталон подошвы обуви: Образец, моделирующий подошву обуви.

3.9 скользкость пола: Свойство поверхности покрытия пола, характеризующее степень опасности передвижения по полу людей.

3.10 статический коэффициент трения скольжения: Коэффициент трения скольжения в момент перехода пары трущихся поверхностей от состояния покоя к скольжению.

3.11 угол скольжения: Значение угла наклона в градусах поверхности образца покрытия пола при начале скольжения по ней рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона, имитирующего подошву ноги человека.

3.12 эталонный образец покрытия пола: Стекло по ГОСТ Р 54170, предназначенное для поверки работоспособности установки и определения поправочного коэффициента к получаемым результатам испытаний исследуемых образцов покрытий полов.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

коэффициент трения скольжения;

статический коэффициент трения скольжения;

угол скольжения эталонного образца подошвы обуви или эталонного образца подошвы ноги человека по исследуемому образцу покрытия;

угол скольжения эталонного образца подошвы обуви или эталонного образца подошвы ноги человека по эталонному образцу покрытия пола;

поправочный коэффициент для угла скольжения при скольжении рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека по испытываемому образцу покрытия пола, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека;

поправочный коэффициент для угла скольжения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с сухой поверхностью;

поправочный коэффициент для угла скольжения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с влажной поверхностью;

поправочный коэффициент для угла скольжения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с замасленной поверхностью;

поправочный коэффициент для угла скольжения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы ноги человека при его скольжении по испытываемому покрытию пола с влажной поверхностью;

динамический коэффициент трения скольжения;

сила трения, возникающая при скольжении рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека по исследуемому образцу покрытия;

сила трения, возникающая при скольжении рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека по эталонному образцу покрытия пола;

поправочный коэффициент для силы трения, возникающей при скольжении рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека по испытываемому образцу покрытия пола, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви или рабочего эталона подошвы ноги человека;

поправочный коэффициент для силы трения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с сухой поверхностью;

поправочный коэффициент для силы трения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с влажной поверхностью;

поправочный коэффициент для силы трения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы обуви при его скольжении по испытываемому покрытию пола с замасленной поверхностью;

поправочный коэффициент для силы трения, учитывающий влияние износа рабочего эталона подошвы ноги человека при его скольжении по испытываемому покрытию пола с влажной поверхностью;

допускаемые коэффициенты трения при ходьбе человека по горизонтальной плоскости;

допускаемые коэффициенты трения при ходьбе человека по наклонной плоскости;

допускаемые коэффициенты трения при ходьбе человека по горизонтальной плоскости с дополнительным горизонтальным усилием (например, переноска тяжестей);

допускаемые коэффициенты трения при ходьбе человека по наклонной плоскости с дополнительным горизонтальным усилием (например, переноска тяжестей).

5 Средства испытаний

5.1 Для определения противоскользящих свойств поверхности покрытия пола используют универсальный испытательный стенд, позволяющий производить оценку безопасности передвижения по полу людей по значениям коэффициентов трения.

5.2 Испытательный стенд (рисунок 1) состоит из двухконсольной платформы 1 размером 950x700 мм с жестким дном, закрепленной посредине ее длины на горизонтальной оси к станине 2, жестко закрепленной на основании с помощью анкеров 4, оборудованных регулировочными гайками 3. Один из торцов платформы соединен с винтовым домкратом 5, позволяющим изменять ее угол наклона от 0° до 50°. На платформе расположены два упорных ребра 7а и 7б и уровнемер 6. Ребро 7а жестко закреплено к платформе, а ребро 7б способно перемешаться по ней. На упорном ребре 7б установлен индикатор часового типа 8. Передвижная грузовая платформа 11 размером 130х255 мм устанавливается на образец исследуемого покрытия пола 10, размещенный на двухконсольной платформе. Она выполнена в виде стальной коробки с наклеенным на ее опорной части с использованием полимерного клея по ГОСТ 30535 рабочим эталоном подошвы обуви или рабочим эталоном подошвы ноги человека. Размеры и форма рабочего эталона подошвы обуви из пористой резины марки Б по ГОСТ 12632, а также схема его крепления на опорной части передвижной грузовой платформы приведены на рисунке 2, а размер и форма рабочего эталона подошвы ноги человека из пенополиэтилена марки Пенофол-А по [1], а также схема его крепления на опорной части передвижной грузовой платформы приведены на рисунке 3. В передвижную грузовую платформу устанавливают прижимающий груз 12 массой 40 кг, что с учетом массы самой платформы обеспечивает создание прижимной силы (430±0,5) Н. При принятых размерах рабочего эталона подошвы обуви и рабочего эталона подошвы ноги человека данная прижимная сила обеспечивает передачу на поверхность образца покрытия пола удельного давления, равного 10,7 Н/см, что соответствует удельному давлению от человека массой 75 кг. К передвижной грузовой платформе закреплён трос 13, который через систему блоков 14а и 14б подсоединен к измерительной части разрывной машины 15а и 15б. Блок 14а располагается на подвижной нижней части разрывной машины 15а, а блок 14б - на верхней измерительной части разрывной машины 15б. Трос 13 в процессе испытаний должен быть горизонтален и перпендикулярен к передвижной грузовой платформе 11, что достигается размещением между образцом исследуемого покрытия пола 10 и двухконсольной платформой 1 листа фанеры 9 необходимой толщины, зависящей от толщины образца исследуемого покрытия пола, и соответствующим размещением передвижной грузовой платформы на поверхности образца покрытия пола.

Коэффициент трения бетона по бетону

Коэффициенты трения покоя и скольжения для наиболее распространенных материалов.

Коэффициенты трения покоя и скольжения для пар наиболее распространенных материалов.

Со звездочкой (*) указаны коэффициенты трения скольжения. Без звездочки - покоя. В целом, трение скольжения никак не выше трения покоя.

Сухие и чистые поверхности

Смазанные или жирные поверхности

Коэффициенты трения покоя и скольжения — сборник таблиц

Сухие и чистые поверхности

Смазанные или жирные поверхности

Низкоуглеродистая (малоуглеродистая) сталь

Графит (в вакууме)

Дуб (вдоль волокон)

Дуб (поперек волокон)

Чистое сухое дерево

Чистый сухой металл

Низкоуглеродистая (малоуглеродистая) сталь

Твердое углеродное покрытие (пленка)

Ф-4, ПТФЭ, PTFE, Teflon

Низкоуглеродистая (малоуглеродистая) сталь

Коэффициент трения f между поверхностями различных материалов

Наименование трущихся материалов

Коэффициент трения (f)

Коэффициент трения скольжения:

сталь по чугуну

металл по линолеуму, дереву, бетону

резина по твердому грунту, металлу

резина по дереву, чугуну

кожа по дереву, чугуну

Коэффициент трения качения стального колеса по:

Варианты исходных данных задачи 1 раздела 2

Емкость углеводной смеси, Q (т)

Расстояние от емкости до оборудования, r (м)

Характеристика промышленного оборудования

Smax=20 м2, m=17000 кг,

Smax=100 м2, m=100000 кг,

Smax=18 м2, m=14500 кг,

Smax=10 м2, m=1000 кг,

Автокран КС – 55721

Smax=50 м2, m=30000 кг,

Дизель-генератор ел. станции

Smax=3 м2, m=15000 кг,

Генератор ТЕЦ - 100 квт

Smax=2 м2, m=1000 кг,

Smax=20 м2, m=20000 кг,

Smax=12 м2, m=2000 кг,

Электродвигатель водонапорной башни

Smax=1 м2, m=80 кг,

Smax=20 м2, m=17000 кг,

Smax=100 м2, m=100000 кг,

а=10 г, h=20 г Smax=100 м2, m=100000 кг,

Задача 2 к разделу 2

(для студентов: института компьютерных систем и информационных технологий, факультета естественных наук (физика, прикладная физика, гидрология), института инженерной механики, факультета транспортных технологий и логистики кроме (специалистов подвижного состава железных дорог).

Тема: Оценка устойчивости работы объекта экономики к воздействию ударной волны взрыва газовоздушной смеси Пример выполнения задачи 2

емкость с углеводородным газом (Q)=7 т;

расстояние от емкости до объекта (r3)=270 м.

Оборудование и содержание объекта экономики:

-массивное промышленное здание;

аппаратуры программного управления;

электродвигатели мощностью 10 кВт;

кабельные наземные линии;

1. Оценить устойчивость работы объекта экономики к действию ударной волны взрыва газовоздушной смеси.

2. Составить таблицу результатов оценки устойчивости объекта экономики к действию ударной волны взрыва.

3. В выбранном масштабе начертить схему зоны очага взрыва газовоздушной смеси с указанием в ней объекта экономики.

1. Определяем радиус зоны детонационной волны по формуле:

2. Находим радиус зоны действия продуктов взрыва по формуле:

3. Определяем положение объекта в зонах очага взрыва путем сравнения расстояния от емкости с газом с радиусами зон очага взрыва (рис. 1).

Рис. 1 Положение объекта экономики в очаге взрыва газовоздушной смеси:

1-зона детонационной волны r1

2-зона действия продуктов взрыва радиусом r2

З-зона воздушной ударной волны радиусом r3

Так как r3> r1 и > r2, делаем вывод, что объект экономики находится в зоне действия воздушной ударной волны r3 (3 зона).

4. Рассчитываем относительную величину Ψ по формуле:

5. Рассчитываем избыточное давление воздушной ударной волны для ІІІ зоны при Ψ

Коэффициенты трения покоя и скольжения для наиболее распространенных материалов.

Коэффициенты трения покоя и скольжения для пар наиболее распространенных материалов.

Трение грунта о вертикальную стенку и его влияние на работу основания в шпунтовой обойме Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Алексеев С.И., Хисамов Р.Р.

Рассмотрена оценка влияния коэффициента трения грунта о вертикальную стенку на работу основания в шпунтовой обойме . Приведено сравнение аналитических и численных методов определения напряженно-деформированного состояния грунта в шпунтовой обойме . Представлены результаты лабораторных опытов по определению коэффициента трения грунта о вертикальную стенку, дана качественная оценка его влияния на величину осадки фундамента .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Wall friction and its effect to the foundation action of sheer pile wall

The evaluation of influence of soil friction fac tor for the vertical wall on the foundation action of sheer pile wall is reviewed. Analytical and numerical approaches of soil strainstress state determination for wall friction are compared and its influence for the foundation settlement value are qualitatively assessed.

Текст научной работы на тему «Трение грунта о вертикальную стенку и его влияние на работу основания в шпунтовой обойме»

Общетехнические задачи и пути их решения

^ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

С. И. Алексеев, Р Р Хисамов

ТРЕНИЕ ГРУНТА О ВЕРТИКАЛЬНУЮ СТЕНКУ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ОСНОВАНИЯ В ШПУНТОВОЙ ОБОЙМЕ

Рассмотрена оценка влияния коэффициента трения грунта о вертикальную стенку на работу основания в шпунтовой обойме. Приведено сравнение аналитических и численных методов определения напряженно-деформированного состояния грунта в шпунтовой обойме. Представлены результаты лабораторных опытов по определению коэффициента трения грунта о вертикальную стенку, дана качественная оценка его влияния на величину осадки фундамента.

основание, фундамент, шпунт, обойма, коэффициент трения, осадка, несущая способность.

Как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий на слабых грунтах необходимо проводить ряд мероприятий, направленных на улучшение механических свойств грунтов и работы основания в целом. Методы улучшения искусственных оснований можно разделить на три вида: конструктивные, механические и физикохимические. Одним из конструктивных методов искусственного улучшения работы основания является устройство шпунтового ограждения.

Такое техническое решение позволяет избежать возможности выпирания грунта из-под подошвы фундамента, т. е. увеличивает его несущую способность, и ограничивает боковое расширение грунта при деформациях основания, что приводит к уменьшению величины осадки [1].

На шпунтовое ограждение при незначительном перемещении (и) со стороны фундамента начинает действовать активное боковое давление (Еа). В случае, если пере-

мещения отсутствуют, т. е. шпунт является жесткой обоймой, на него действует давление в состоянии покоя (Е0) (рис. 1).

В зависимости от величины трения грунта о стенку результирующая давления может быть направлена под разным углом к шпунтовой обойме. При отсутствии трения грунта о стенку результирующая давления направлена перпендикулярно к шпунтовой обойме. При трении грунта о стенку, отличном от нуля, появляется вертикальная составляющая давления. Правильное определение трения грунта о стенку и его учет позволит улучшить работу основания в шпунтовой обойме и снизить величину осадки.

1 Лабораторные исследования работы

основания в шпунтовой обойме

Для качественной оценки работы основания в шпунтовой обойме и влияния коэффициента трения грунта о стенку была проведена серия лабораторных опытов на мало-

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

Общетехнические задачи и пути их решения

Рис. 1. Изменение давления грунта (Е) на подпорную стенку в зависимости от ее перемещения (и):

Ea - активное давление; Е 0 - давление в состоянии покоя; Еп - пассивное давление

масштабных моделях. Общий вид установки представлен на рис. 2.

Установка состояла из лотка с размерами 45^45x35 см, заполненного песком средней крупности, и нагрузочного устройства. Усилия на штамп передавались с помощью рычагов с соотношением плеч 1:10. Вертикальное перемещение штампа измерялось индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. В качестве модели фундамента был принят жесткий гладкий металлические квадратный штамп со стороной 65 мм. Шпунтовой обоймой служила металлическая труба квадратного профиля.

В лоток послойно с уплотнением укладывался сухой отсортированный песок средней крупности. Нагрузка на обрез штампа передается ступенями (10-15 циклов). Следующая ступень нагрузки прикладывалась после стабилизации осадки. Поскольку при проведении опытов использовался песчаный грунт, стабилизация осадки основания происходила довольно быстро. Для достоверности оценки влияния трения грунта о стенку на величину осадки опыты повторялись 3-6 раз.

На данном этапе исследований была выполнена следующая серия опытов:

Рис. 2. Общий вид установки

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Proceedings of Petersburg Transport University

Общетехнические задачи и пути их решения

1. Изучалась несущая способность штампа без обоймы.

2. Изучалась несущая способность в шпунтовой обойме при длине шпунта от 0,5b до b.

3. Изучалась работа основания в обойме при значении коэффициента трения грунта о стенку 0 и 1.

Из графика (рис. 3) видно, что при использовании шпунтовой обоймы несущая способность увеличивается. При использовании обоймы длиной b/2 довести нагрузку до предельного состояния не удалось. Нагрузка до определенного момента была близка к прямолинейной, затем осадка резко увеличивалась

и происходил выпор грунта. Этот факт может свидетельствовать о том, что упругое ядро формируется на выходе из обоймы. Шпунтовая обойма улучшает работу основания, создавая эффект заглубленного фундамента.

Для исследования эффекта трения грунта о стенку была изменена шероховатость внутренней поверхности шпунтовой обоймы. Для создания гладкой поверхности на шпунтовую обойму был наклеен скотч, а для создания шероховатой - песок.

Значение коэффициента трения грунта о стенку было определено на сдвиговом приборе ВСВ-1 (рис. 4) согласно [2, 3].

0 100 200 300 400 500 Р, кПа

Рис. 3. График зависимости «осадка - нагрузка»: 1 - без обоймы; 2 - обойма b/4; 3 - обойма b/2

Рис. 4. Определение коэффициента трения на сдвиговом приборе ВСВ-1

ISSN 181 5-588Х. Известия ПГУПС

Общетехнические задачи и пути их решения

Результаты опыта представлены в виде графика на рис. 5. Значение трения грунта о гладкую стенку составило tg (ф) = 0,05 (ф01 = 2,9°), а для шероховатой стенки - 0,56 (ф02 = 29,2°). Угол внутреннего трения грунта составил 31°.

Согласно полученным результатам (рис. 6), эффект трения грунта о стенку на снижение величины осадки фундамента составил от 20 до 60 %.

2 Аналитические методы определения вертикальных напряжений в основании, ограниченном шпунтовой обоймой

Будучи частной задачей общей теории предельного равновесия, давление грунта на шпунтовую стенку имеет особенности, обусловленные главным образом тем, что

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 100 200 300 400 500 600 ст, кПа

Рис. 5. График определения трения грунта:

1 - угол внутреннего трения; 2 - трение грунта о шероховатую стенку; 3 - трение грунта о гладкую стенку

0 100 200 300 Р, кПа

-50 -100 -150 -200 -250

Рис. 6. График зависимости «осадка - нагрузка»: а - при длине обоймы 6/4; б - при длине обоймы 6/2; 1 - трение грунта о гладкую стенку;

2 - трение грунта о шероховатую стенку

Proceedings of Petersburg Transport University

Общетехнические задачи и пути их решения

поверхности скольжения, возникающие в грунте, в рассматриваемом случае не имеют возможности свободно развиваться и на их очертание будут влиять соседние близлежащие ограждения. Расположенный между параллельными стенками грунт уплотняется, и часть его веса, вследствие трения, возникающего в процессе уплотнения, будет передаваться на боковые массы грунта или боковые стенки. Давление в нижней части засыпки снижается - возникает так называемый арочный эффект [4].

Выражение для определения вертикальных напряжений в основании ограниченном шпунтовой обойме можно записать по Н. А. Цытовичу [4]:

ov = 1/Ах[у - (у - Axp) e-Az], (1)

где А - коэффициент; у - удельный вес грунта, кН/м3; р - нагрузка на поверхности засыпки, кН/м2; z - глубина, на которой вычисляется вертикальное давление.

Коэффициент А определяется:

- для замкнутых стенок:

А = 2S x tg(9o)/^i = S x tg(9c)x u/F;

- для незамкнутых стенок:

где S - коэффициент бокового давления грунта; ф0 - трение грунта о стенку; b1 - полуширина фундамента; u, F - периметр и площадь ячейки.

Выражение (1) показывает, что по мере увеличения глубины z приращение вертикального давления, а следовательно, и бокового

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

давления на стенки шпунта уменьшаются (в зависимости от трения грунта о стенку).

Наряду с изложенным выше способом, для решения данной задачи можно использовать строгие решения предельного (пластического) равновесия грунтов, впервые предложенные проф. В. В. Соколовским [5]. Сложность метода В. В. Соколовского состоит в том, что им затруднительно, а иногда и невозможно пользоваться при сложных напластованиях грунтов и очертаниях поверхности.

Для сопоставления двух вышеизложенных методик расчета была, в качестве примера, решена задача с одинаковыми исходными данными: ширина подошвы фундамента - 1 м, давление под подошвой - 200 кПа. Характеристики грунта: удельный вес - 20 кН/м2, угол внутреннего трения - 30°, сцепление - 0, трение грунта о стенку 2/3ф.

При сопоставлении двух методов расчёта с одинаковыми исходными данными погрешность определения вертикальных напряжений (ov) на разной глубине составила около 10 %, что вполне приемлемо для практических инженерных задач. Результаты представлены в табл. 1.

Методика, разработанная В. В. Соколовским, основана на строгой теории предельного равновесия, и для ее решения необходимо выполнить трудоемкие вычисления c большим количеством табличных данных, в отличие от метода Н. А. Цытовича. Таким образом, по методу Н. А. Цытовича можно значительно проще и с достаточной степенью точности оценить влияние трения грунта о стенку шпунтовой обоймы на величину вертикальных напряжений.

ТАБЛИЦА 1. Сопоставление расчётов вертикального напряжения (ov) в основании, ограниченном шпунтовой обоймой на различной глубине

1 м 1,5 м 2 м 2,5 м

Н. А. Цытовича, кПа 163,5 149,1 136,7 126,2

В. В. Соколовского, кПа 169,0 145,2 125,6 112,8

Погрешность, % 3,3 2,6 8,1 10,6

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

Общетехнические задачи и пути их решения

3 Численные методы определения напряжений в основании, ограниченном шпунтовой обоймой

Для сравнения инженерно-аналитического метода Н. А. Цытовича с методом В. В. Соколовского были сопоставлены результаты, полученные численными методами решения, основанными на методе конечных элементов.

В программе Plaxis 8.2, для оценки влияния трения на НДС системы «фундамент -основание - стенка», были смоделированы ситуации с разным значением коэффициента трения грунта о стенку.

Для исходных данных были использованы аналогичные (см. выше) характеристики грунта.

После определения НДС без использования шпунтового ограждения были смоделированы ситуации, когда длина шпунта составляла от 0,5 до 3 м, коэффициент трения грунта о стенку - от 0 до ф. Результаты представлены в виде графика на рис. 7.

Анализ результатов вычислений (рис. 7, б) показывает, что применение шпунтового ограждения позволяет значительно снизить величину осадки в зависимости от коэффициента трения грунта о стенку и длины шпунта. Например, если без шпунта осадка фундамента составляла 14,31 мм, то при использовании шпунтового ограждения длиной 3 м с трением грунта о стенку, равным ф, осадка снижается до 5,83 мм (почти в 3 раза). При сравнении значений вертикальных напряжений (оу), полученных аналитическим и численным методами, расхождения составили до 10 % (табл. 2), что подтверждает достоверность используемых методик.

4 Рекомендуемые значения коэффициента трения грунта о стенку

В зависимости от значения коэффициента трения грунта о стенку можно значительно уменьшить (увеличить) осадку здания,

главное - знать, какой коэффициент трения реализуется и от чего он зависит.

Согласно [6], силы трения и сцепления на контакте «конструкция - грунтовый массив» должны определяться в зависимости от значений прочностных характеристик грунта, гидрогеологических условий площадки, материала конструкции, технологии ее устройства. Для нескальных грунтов рекомендуется принимать, что угол трения грунта по материалу конструкции ф0 = укф, где ф - угол внутреннего трения грунта, ук - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 3.

В [7] трение грунта о стенку принимается равным 0,5ф. В литературе также приводятся значения коэффициента трения грунта для шероховатых стенок - ф, для водонасыщенных мелких песков при наличие вибрации -0, во всех остальных случаях - 0,5ф.

В строительных нормах и правилах для плотин из грунтовых материалов [8] приведен график зависимости трения о стенку от влажности и размера (d) частиц грунта (рис. 8).

Таким образом, рекомендуемые значения коэффициентов трения грунта о вертикальную шпунтовую стенку можно использовать в предварительных расчётах. Уточнение значений коэффициента трения грунта о стенку для проведения аналитических расчётов требует дополнительных исследований.

Проделанная работа позволяет сделать следующие выводы:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Использование шпунтовой обоймы улучшает работу основания. Анализ испытаний и аналитических вычислений показал, что при работе основания в шпунтовой обойме значительно возрастает несущая способность, основание работает в линейной стадии.

2. На основе численных и аналитических расчетов можно сделать вывод о том, что в зависимости от трения грунта о стенку можно существенно снизить величину осадки фундамента.

Proceedings of Petersburg Transport University

Общетехнические задачи и пути их решения

а) по Н. А. Цытовичу

Длина шпунта, м б) по программе Plaxis 8.2

Рис. 7. График зависимости вертикального давления (а) и осадки (б) от трения грунта о стенку при различной длине шпунта:

1 - ф0 = 0; 2 - ф0 = 1/3ф; 3 - ф0 = 2/3ф; 4 - ф0 = ф

ТАБЛИЦА 2. Сопоставление результатов при длине шпунта 2 м, ф0 = ф

Глубина (а) по Plaxis 8.2, кПа (av) по Н. А. Цытовичу, кПа Расхождение, %

0,5 89,94 85,23 5,2

1,5 66,58 64.70 2,8

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

Общетехнические задачи и пути их решения

ТАБЛИЦА 3. Значения коэффициента условий работы

Материал конструкции Технология устройства и особые условия Ук

Бетон, железобетон Монолитные гравитационные и гибкие подпорные стены, бетонируемые насухо. Монолитные фундаменты. 0,67

Монолитные гибкие подпорные стены, бетонируемые под глинистым раствором в грунтах естественной влажности. Сборные гравитационные стены и фундаменты. 0,50

Монолитные гибкие стены, бетонируемые под глинистым раствором в водонасыщенных грунтах. Сборные гибкие стены, устраиваемые под глинистым раствором в любых грунтах 0,33

Металл, дерево В мелких и пылеватых водонасыщенных песках 0

В прочих грунтах 0,33

Любой При наличии вибрационных нагрузок на основание 0

Рис. 8. Зависимость коэффициента трения грунтов по стальной диафрагме от их крупности и влажности:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 - грунт с влажностью 2-7 %; 2 - грунт водонасыщенный; 3 - покрытие диафрагмы битумом

3. В нормативной литературе приводятся значения коэффициента трения грунта о стенку в зависимости от материала стенки и шероховатости, технологии ее устройства и частично от грунтовых условий, которые, в первом приближении, можно использовать для аналитических вычислений.

4. Определив перечисленные выше факторы и используя шпунтовую обойму, можно конструктивно улучшить работу осно-

вания, увеличивая несущую способность фундамента и снижая его осадку.

Proceedings of Petersburg Transport University

Общетехнические задачи и пути их решения

3. ГОСТ 20522-96. СП 22.13330-2011. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. - Москва : ИПК Изд-во стандартов, 1997.

4. Механика грунтов / Н. А. Цытович. - Москва : Госстройиздат, 1963. - 636 с.

5. Статика сыпучей среды / В. В. Соколовский. - Москва : Гос. изд-во физико-математической литературы, 1960. - 240 с.

6. СП 22.13330-2011. Основания зданий и сооружений. - Москва, 2011.

7. РД 31.31.24-81. Рекомендации по проектированию причальных сооружений, возводимых по способу «стена в грунте». - Москва, 1981.

8. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. - Москва, 1991.

ПРЕДРАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ ВЫРАБОТКИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ

Предложен алгоритм расчета требуемой точности геодезических работ при наблюдениях за деформациями зоны выработки во время сооружения транспортных тоннелей. Рассмотрены вопросы назначения точности при наблюдениях за деформациями в горизонтальной и вертикальной плоскости. Представлены результаты расчетов и выводы.

геодезический мониторинг деформаций, транспортные тоннели, назначение точности.

Увеличение темпов роста освоения подземного пространства в России в последние годы связано с совершенствованием отечественных технологий тоннелестроения. Лишь в рамках реализации программы по подготовке к зимним Олимпийским играм в Сочи строится более 40 км тоннелей. Строительство проходит в сложных геологических условиях, связанных с высокой тектоно-динамической активностью, сейсмичностью и экзогенными проявлениями.

Согласно [1], изучаемая нами территория находится в восьмибалльной зоне сейсмической интенсивности по карте ОСР-97-А. Эти факторы существенно влияют на развитие и активизацию оползневых процессов, что представляет потенциальную угрозу безопасности ведения работ при строительстве транспортных тоннелей. Необходимость ор-

ганизации безопасного строительного процесса в строго регламентированный срок объясняет актуальность разработки методики мониторинга деформаций при строительстве тоннелей.

Как правило, в зоне выработки реакция грунтового массива на производство проходческих работ проявляется в виде деформационных процессов, протекающих в зоне лба забоя, внутри выработки и в конечной обделке тоннеля, отстающей от забоя на установленную проектом величину.

Следует отметить, что современная геотехническая аппаратура (тензодатчики, экс-тензометры, наклономеры и пр.) позволяет реализовывать мониторинг деформаций впереди забоя, обеспечивая сбор данных о грунтовых характеристиках, опережающих проходку, без применения геодезических средств измерений. Поэтому основные этапы работы при реализации наблюдений за

Плотность насыпная - нормативный объемный вес угол естественно откоса в градусах, коэффициенты трения по бетону и по стали основных сыпучих материалов.

Нормативный объемный вес = плотность насыыпная, кг/м 3

Угол естественно откоса (градусов)

Коэффициент трения

Нормативный объемный вес = плотность насыыпная, кг/м 3

Угол естественно откоса (градусов)

Коэффициент трения

Нормативный объемный вес = плотность насыыпная, кг/м 3

Угол естественно откоса (градусов)

Коэффициент трения

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно - другие подразделы данного раздела:

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Сцепление бетона с бетоном. Расчет силы трения бетона.

Поскольку бетон во многих случаях применяют со стальной арматурой, то значительный интерес представляет прочность сцепления между этими двумя материалами. Сцепление возникает главным образом в результате трения и сцепления между бетоном и сталью, а также под действием усадки бетона. Сцепление, однако, зависит не только от свойств бетона, но также от механических свойств стали и ее положения в бетоне. Рассмотрение влияния этих факторов на сцепление выходит за рамки данной книги.

Сцепление бетона с бетоном. Поскольку бетон во многих случаях применяют со стальной арматурой, то значительный интерес представляет прочность сцепления между этими двумя материалами. Сцепление возникает главным образом в результате трения и сцепления между бетоном и сталью, а также под действием усадки бетона. Сцепление, однако, зависит не только от свойств бетона, но также от механических свойств стали и ее положения в бетоне. Рассмотрение влияния этих факторов на сцепление выходит за рамки данной книги.

Существенное влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает седиментация твердых частиц и выжимание воды при твердении бетонной смеси. Это приводит, особенно в подвижных составах бетона, к тому, что сцепление арматуры с бетоном становится различным для стержней в направлении бетонирования и перпендикулярно ему в нижней или в верхней частях сечения изделия, бетонируемого за один прием. Периодический профиль арматуры в сильной степени смягчает неблагоприятное влияние седиментации.

Расчет силы трения бетона. Пособие к снип 2 02 01-83 п. 2,277
коэф. трения по таб.75 для бетона о бетон -0,7

п. 6.8 Справочного пособия к СНиП "Проектирование подпорных стен и стен подвалов", 1990 г.
Удерживающая сила: Fsr=Fu*f+Er

Fsr=Fv tg(φI)+bCI+Er (ф.19) b-ширина подошвы подпорной стены

В приведенной Вами формуле, bCI - сила сцепления подошвы с грунтом, а формула для нескального грунта, бетон по бетону

бетон по скальному основанию -> п. 6.8.
Можно попытаться учесть сцепление бетона с бетоном, но зачем? Потому остается: Fудерж.=Fтрен.=N*f

А что если поверх фундамента залить слой бетона с гидрофобными добавками? Сцепление бетона с бетоном (и бетона с кирпичем) намного выше чем бетона с рубероидом. Или это паранойя и делать как все делают? Стержни есть.

Анализ устойчивости сооружения

Горизонтальные силы, действующие на сооружение , могут сдвинуть его непосредственно по плоскости подошвы фундамента. При этом сдвигу препятствуют силы трения и сцепления по подошве фундамента и силы горизонтального давления грунта по его граням ( рис. 8.9 ).

Рис. 8.9. Схема действия сил при плоском сдвиге фундамента по подошве

Расчет фундамента на сдвиг по его подошве или по подошве грунтовой подушки по схеме плоского сдвига производится, если не выполняется условие

В общем случае устойчивость сооружения на плоский сдвиг определяется выражением

Суммы сдвигающих и удерживающих сил определяются по формулам

где F h — горизонтальная составляющая нагрузки, действующей на основание в уровне подошвы фундамента; Е а и Е р — равнодействующие активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундамента ; F v — вертикальная составляющая нагрузки, действующей на основание в уровне подошвы фундамента; U — взвешивающее давление воды на подошву фундамента при высоком значении уровня подземных вод; А — площадь подошвы фундамента; c 1 — расчетное удельное сцепление грунта.

Таблица 8.10. Коэффициент трения грунтов на поверхности сдвига

Согласно СНиП 2.02.02—85 расчет устойчивости по схеме плоского сдвига, т.е. без поворота, производится для сооружений , расположенных на основаниях песчаных, крупнообломочных, твердых и полутвердых, глинистых грунтов, если выполняется условие

а для оснований, сложенных пластичными, туго- и мягкопластичными грунтами, кроме условия (8.51), должны выполняться следующие условия:

В формулах (8.51)—(8.53):

Таблица 8.11. Толщина консолидируемого слоя

Тип основания Расчетная формула

H o = d 1 + 0,5(b-b d )
( b d - ширина участков с дренажем)

h о = 0,5h 1 + 0,5( b-b d )

h o = ( h 1 + h 2 ) + 0,5( b-b d )

h о = 0,5( h 1 + h 2 ) + 0,5( b + b d )

При инженерных расчетах удобно использовать коэффициент устойчивости k s , который определяется как отношение удерживающих сил к сдвигающим. При k s < 1,0 происходит сдвиг, т.е. прочность объекта не обеспечена; при k s = 1,0 массив находится в состоянии критического (предельного) равновесия; при k s > 1,0 система устойчива с определенным запасом.

Таким образом, коэффициент запаса устойчивости для случая плоского сдвига можно определить по формуле

Читайте также: