Уточнение жесткостей свай (КЭ57) и С1 по методу С2 (Винклер) не сходится

Теги: #ЛИРА-САПР #грунт #коэффициенты постели #сваи

Итерации для уточнения С1 и жесткостей свай

Начиная с версии Лира-САПР 2019, реализован инструмент для автоматизации выполнения итерационных расчетов (без постоянного участия пользователя).

Внимание: В первых релизах R1 и R2 версии 2019 в меню «Пересчет коэффициентов постели и жесткости свай» есть возможность нажимать обе галки «пересчет С1» и «пересчет жесткости КЭ57» (только при наличии в модели одновременно КЭ57 и заданных Pz в горизонтальных оболочках для расчета С1), но важно понимать, что одновременный учет в расчете КЭ57 (модель «куста свай») и С1 для ростверка (плита на естественном основании) будет работать не корректно!

Более того, в этом случае при выполнении автоитераций получается, что:

… сваи отобрали часть нагрузки у плиты, значит у плиты уменьшилась глубина сжимаемой толщи и С1 вырос (расчет С1 по методу 1, например);
тогда на следующей итерации плита отберет у свай нагрузки, а значит у плиты умвеличилась глубина сжимаемой толщи и С1 уменьшился;
и так далее …

В итоге эти «качели» могут никогда не остановиться, а результат по итерациям будет какой-то случайный. А в самой модели Грунта отдельные сваи (КЭ57) и нагрузки по площади ростверка или фундаментной плиты (для расчета С1) никак не влияют друг на друга («не видят» друг друга). И не должны, поскольку алгоритмы учета взаимовлияния разные.

Внимание: Итерации для уточнения С1 по методу 2 (Винклер) и сваи по модели куста свай (КЭ57 с учетом взаимовлияния) не сходятся (и не должны).

В чем в принципе проблема итераций для уточнения жесткостей свай (КЭ57) по модели куста свай (видимо, заложенная нормами)? В учете взаимовлияния при вычислении осадки рассматриваемой сваи участвуют нагрузки на соседние сваи и расстояние до них, см. пп. 7.4.4, 7.4.5 в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». В итоге, к осадке сваи как одиночной, добавляется еще осадка обусловленная взаимовлиянием.

Общая жесткость сваи вычисляется от этой суммарной осадки, и чем больше осадка получилась, тем меньше жесткость будет. В итоге получаем:

Итерация 1 – от нагрузки на голову сваи заданной одинаковой для всех свай (на первом шаге), на крайние сваи меньше суммарное влияние (меньше рядом влияющих свай) , а на средние сваи влияние больше (больше рядом влияющих свай) – получаем у крайних свай жесткость больше, чем у средних.
Итерация 2 – считаем задачу и получаем нагрузки на крайние, теперь более жесткие сваи, больше исходных заданных (включилась в перераспределение нагрузок надфундаментная конструкция – выше реакция там, где больше жесткость опоры). Полученные нагрузки передаем в исходные данные для пересчета жесткости КЭ57 –нагрузка на крайнюю сваю выросла, значит на другие соседние сваи она будет больше влиять, в них вырастет осадка и уменьшится жесткость, а на средние сваи нагрузка уменьшилась, значит они все в купе будет меньше влиять на крайнюю, т.е. жесткость крайней сваи еще увеличится.
Итерация 3 – и так далее…

Получается, что с каждой итерацией ситуация будет стремиться к увеличению жесткости крайней сваи. И сколько бы итераций мы не делали, картина распределения жесткостей свайного основания будет ухудшаться в одну сторону.

Это похоже на уточнение коэффициентов постели С1 по методу 2 (Винклер), картина такая же – с каждой итерацией С1 в крайней полосе КЭ фундамента будет увеличиваться, а в середине падать. Т.е. это тоже процесс не сходящийся.

Поэтому возникает отдельный вопрос: а нужно ли вообще выполнять итерационный расчет жесткостей КЭ57? Не можем на него ответить, нормы этот момент ни как не поясняют. Возможно, в постановке СП 24… предполагался некий однократный учет взаимовлияния для не меняющихся нагрузок на головы свай. Поэтому, возможно, стоит остановиться на одной итерации, чтобы по сравнению с одинаковыми нагрузками на головы сваи произвести лишь однократное уточнение.

При этом уточнение С1 по методам 1 (Пастернак) и 3 (Пастернак модифицированный) должен сходиться