5.РАСЧЕТЫ
5.1.Общие принципы
Практическое применение геосинтетических материалов показывает, что они обладают свойствами, повышающими несущую способность и устойчивость армогрунтового массива. Данные свойства геосинтетических материалов основаны на восприятии растягивающих напряжений (передаче усилий), возникающих в массиве от воздействия проектных нагрузок прочными на растяжение армирующими элементами из геосинтетических материалов. Восприятие напряжений (передача усилий) происходит в результате трения, межчастичного зацепления и/или адгезии между арматурой и грунтом.
Определяющими свойствами для расчета взаимодействия между грунтом и геосинтетической арматурой являются:
–характерный действенный угол трения грунта, без учета возможной адгезии между геоматериалом и грунтом;
–характерное максимальное растягивающее усилие в геосинтетике, или характерное растягивающее усилие, соответствующее определенному удлинению уложенного в насыпном грунте геосинтетика.
Устойчивость армогрунтового сооружения с геосинтетической арматурой необходимо подтверждать. Для этого необходимо выполнить расчеты по первой группе предельных состояний – по несущей способности (GZ 1) и по второй группе предельных состояний – по эксплуатационной пригодности (GZ 2) согласно [1.1.2].
Предельное состояние по несущей способности (GZ 1) в общем случае определяется обычными методами расчета. При расчете на устойчивость конструкции следует различать:
– проверки, включающие общую несущую способность грунта основания (предельное состояние по несущей способности (GZ 1С) : внешняя устойчивость армогрунтового массива:
31
армирующие элементы не пересекаются поверхностью скольжения);
– расчеты с целью назначения размеров конструктивных элементов (GZ 1В – внутренняя устойчивость армогрунтового массива: армирующие элементы пересекаются как минимум одной поверхностью скольжения).
Примечание: данное положение четко разделяет внешние и внутренние проверки по несущей способности и в какой-то степени отходит от основных положений [1.1.2], в соответствии с которыми расчеты по GZ 1B предусматриваются также для назначения внешних габаритных размеров армогрунтового массива.
Для проверки условия несущей способности (GZ 1С) используют значения расчетных воздействий, получаемых посредством умножения характерных величин на частичные коэффициенты безопасности и значения расчетных сопротивлений, получаемых посредством деления характерных величин на частичные коэффициенты безопасности по табл. 2 и 3 [1.1.2] (см. прил. 2). Для проверки условия несущей способности (GZ 1В) используются нагрузки и сопротивления с характерными значениями для параметров сдвига грунта и граничных параметров трения. Для подбора и назначения размеров арматуры полученные результаты уменьшают с помощью коэффициентов частичной безопасности по табл. 3 [1.1.2] (см. прил. 3).
Для проверки устойчивости армированного основания необходимо учесть все возможные линии скольжения и изучить самый неблагоприятный механизм разрушения грунта. При выполнении расчетов необходимо исследовать все возможные механизмы разрушения грунта от действующих нагрузок – как возникновение областей разрушения, которые полностью включают слои арматуры (внешняя устойчивость GZ 1С), так и случаи, когда предельные поверхности скольжения при возникновении предельного состояния в грунте пересекают слои арматуры (внутренняя устойчивость GZ 1B).
32
В расчет принимаются следующие механизмы разрушения армогрунтовых массивов с геосинтетической арматурой:
–тело разрушения с прямыми линиями скольжения;
–тело разрушения с круговыми линиями;
–тело разрушения с линиями скольжения в форме логарифмических спиралей;
– комплексные механизмы разрушения не менее чем с двумя телами разрушения и прямыми линиями скольжения.
Проверки предельного состояния грунта по эксплуатационной пригодности GZ 2 (вторая группа предельных состояний) состоят из:
–проверки на возникновение эксцентриситета от результирующих воздействий в плоскости основания;
–проверки перемещений по методам перемещений (например, численные методы).
Примечание: от проверки на перемещение армогрунтового массива можно отказаться, если гарантируется достаточная безопасность от разрушения (например, незначительный коэффициент использования 1/f, согласно [1.1.8]).
–проверки осадки основания с учетом [1.1.6].
5.1.1.Доказательства внешней устойчивости (GZ IC)
При доказательстве внешней устойчивости принимаются механизмы, при которых отказ происходит вне армированного массива грунта. При этом армированный массив грунта рассматривается как квазимонолитный массив.
Внешняя устойчивость гарантирована, если приводятся следующие доказательства:
–устойчивость на скольжение по [1.1.2] по подошве армогрунтового массива;
–надежность против обрушения грунта по [1.1.5] для опорной поверхности армогрунтового массива;
–запас прочности склона или территории для механизмов разрушения по [1.1.8] – линии скольжения не режут армированный массив грунта (рис. 5.1).
33
Рис. 5.1. Механизм разрушения территории (внешняя устойчивость GZ 1C)
5.1.2. Доказательства внутренней устойчивости (GZ 1B)
При доказательствах внутренней устойчивости исследуются механизмы разрушения, у которых принятые линии скольжения пересекают минимум одно расположение арматуры (линии A на рис. 5.2 и рис. 5.3). По этим предположениям, силы, активизирующиеся в арматуре, нужно противопоставлять значениям расчетного параметра предела прочности (в дальнейшем, расчетная прочность) или значению расчетного сопротивления трению поверх или ниже геосинтетика (в дальнейшем, устойчивость на выдергивание). Для линий скольжения, пересекающих армогрунтовый массив, но не затрагивающих ни одно расположение арматуры (ломаная линия С на рис. 5.2) устанавливаются соответствующие расчетные параметры сопротивления трению насыпного грунта и ведутся доказательства для GZ 1С.
Внутренняя устойчивость гарантирована, как правило, если приводятся следующие доказательства:
–устойчивость против разрушения армогрунтового массива по линиям скольжения, которые пересекают расположение арматуры или, по меньшей мере, касаются его (при этом мерилом служит меньшее из значений),
–расчетная прочность каждого отдельного положения ар-
матуры,
34
–расчетный параметр силы сопротивления выдергиванию из окружающего насыпного грунта для каждого отдельного расположения арматуры, слева или справа от соответствующей линии скольжения;
–надежность против разрушения армогрунтового массива по линиям скольжения, которые не пересекают расположения арматуры или только касаются его;
–прочность выпусков арматуры, соединений арматуры, швов арматуры и возможных выпусков частей конструкции по отношению к силовым воздействиям.
Рис. 5.2. Линии скольжения в армогрунтовом массиве (внутренняя устойчивость GZ 1B)
Рис.5.3. Линии скольжения (внутренняя устойчивость GZ 1B)
35