WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Шеменков Михаил Юрьевич

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ В УПЛОТНЕННОМ ОСНОВАНИИ

Специальность 05.23.02 – «Основания и фундаменты, подземные сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ГОТМАН Альфред Леонидович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

РЫЖКОВ Игорь Борисович;

кандидат технических наук

БЫКОВ Виктор Иванович.

Ведущая организация: Пермский Государственный технический университет

Защита состоится _18 декабря_____2008 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.02 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу:

450062, г. Уфа, ул.Космонавтов,1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «_14_»_____ноября_________2008 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Недосеко И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Традиционной тематикой научных исследований в области фундаментостроения в России в последние четыре десятилетия являлось свайное направление. И это было вполне оправдано, так как в большинстве регионов интенсивно развивалось строительство промышленных сооружений со значительными нагрузками на колонну, сооружались многоэтажные жилые дома, все чаще для строительства использовались площадки со сложными неблагоприятными инженерно-геологическими условиями. Все это приводило к увеличению объемов свайных фундаментов, которые в данных условиях являются наиболее надежным решением.

В последнее время произошли изменения в структуре фундаментостроения. Наметилась тенденция уменьшения объёма забивных свай, массовое применение находят фундаменты из монолитного бетона (монолитные плиты, сборные и монолитные ленточные фундаменты и т.п.). Поэтому дальнейшее развитие фундаментостроения на ближайшую перспективу будет осуществляться в направлении решения научных задач в области совершенствования конструкций фундаментов из монолитного бетона.

В фундаментостроении развиваются направления, в которых сочетаются тенденции применения монолитного бетона и искусственно улучшенного основания. В рамках этого направления разработана технология возведения фундаментов в вытрамбованных котлованах (ФВК) путём предварительного уплотнения основания в виде вытрамбовки котлованов глубиной 2-4 м с втрамбованием в основание котлована щебня и бетонирования в этом котловане фундамента.

При проектировании фундаментов каркасных зданий и сооружений возникает необходимость их расчёта на действие горизонтальной нагрузки. Такие конструкции, как одиночные опоры под технологическое оборудование и трубопроводы, опоры стоечного типа и др., по условиям своей работы требуют точного расчета на действие горизонтальных нагрузок.

Анализ литературных источников и практический опыт проектирования и применения таких фундаментов показал, что существующие методы расчета ФВК на горизонтальную нагрузку не вполне отражают действительного характера совместной работы фундамента с грунтом основания. Отсутствуют экспериментально обоснованные предложения по расчету ФВК переменного по глубине сечения с уширенным основанием, образованным путем втрамбования в грунтовое основание щебня, а предлагаемые методы расчета дают существенные расхождения с опытными данными.

Поэтому исследование закономерностей и особенностей совместной работы фундамента с уширением и грунтов основания и разработка метода расчета несущей способности горизонтально нагруженного ФВК является актуальным.

Объект исследования – горизонтально нагруженные фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием в глинистых грунтах.

Предмет исследования – комплексное экспериментально-теоретическое исследование НДС системы «горизонтально нагруженный ФВК с уширением – основание».

Цель работы заключается в выявлении закономерностей и особенностей совместной работы горизонтально нагруженного ФВК с уширением и грунтового основания, разработка метода расчета ФВК на горизонтальную нагрузку.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

– исследовать закономерности формирования НДС системы «горизонтально нагруженный ФВК-основание» в зависимости от объема уширения в различных грунтовых условиях;

– с помощью численных исследований получить деформационную схему горизонтально нагруженного ФВК и оценить влияние уширения на величину перемещения уширенного основания фундамента при различном объеме втрамбованного щебня;

– выполнить оценку достоверности полученных с помощью численных исследований закономерностей НДС горизонтально нагруженных ФВК путем сопоставления с результатами испытаний натурных фундаментов;

– на основании оценки и анализа результатов численных и экспериментальных исследований натурных ФВК в полевых условиях построить расчетную схему и разработать методику расчета ФВК с уширением образованным втрамбованием щебня на горизонтальную нагрузку, в том числе с использованием статического зондирования;

– осуществить внедрение результатов исследований в практику проектирования и строительства.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Экспериментально установлены особенности формирования НДС системы «горизонтально нагруженный ФВК – основание» в зависимости от объема уширения в различных грунтовых условиях.

2. Получены деформационные схемы горизонтально нагруженных ФВК в зависимости от объема втрамбованного щебня и грунтовых условий и выполнена оценка влияния уширенного основания фундамента на величину перемещения.

3. Разработана методика расчета горизонтально нагруженных ФВК с уширенным основанием образованным втрамбованием щебня, в т.ч. с использованием статического зондирования.

Достоверность результатов работы обеспечивается проведением экспериментальных исследований с применением современного электронного оборудования и тензометрической аппаратуры, использованием общепринятых положений теории упругости и пластичности в области механики грунтов и фундаментостроения.

Практическая значимость и реализация работы.

Практическая значимость состоит в разработке метода расчета горизонтально нагруженных ФВК с уширенным основанием, в том числе с использованием статического зондирования.

Результаты исследований внедрены при проектировании здания «Автосалона и станции технического обслуживания автомобилей» в г.Пензе, что позволило снизить материалоемкость на 40% и уменьшить трудозатраты в 3,6 раза. Экономический эффект составил 120 тысяч рублей в базовых ценах 1991 г.

Результаты выполненных исследований были использованы при вариантном проектировании фундаментов на слабых и просадочных грунтах «Управлением научных исследований, экспертизы, планирования и внедрения» при Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (СИБСТРИН). Использование предложенной методики расчета горизонтально нагруженных ФВК с уширенным основанием позволило более точно прогнозировать несущую способность таких фундаментов и оптимизировать технические решения по их устройству.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на III Международной научной конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2005); Х и XI Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа, УГНТУ, 2006 и 2007); Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию «БашНИИстроя» (Уфа, 2006); Международной научно-технической конференции «Геотехнические проблемы строительства, реконструкции и восстановления надежности зданий и сооружений (Липецк, 2007); Международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений» (Пермь, 2007).

Личный вклад автора состоит:

– в проведении численного моделирования совместной работы горизонтально нагруженного ФВК и грунтового основания и выполнении анализа полученных результатов;

– в выполнении оценки достоверности полученных с помощью численных исследований закономерностей НДС горизонтально нагруженных ФВК путем сопоставления с результатами испытаний натурных фундаментов;

– в проведении теоретических исследований и разработке метода расчета горизонтально нагруженных ФВК, в том числе с использованием статического зондирования.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность за научные консультации, помощь и поддержку в проведении исследований доктору технических наук, профессору А.Л.Готману, а также сотрудникам лаборатории исследований и расчётов фундаментов института «БашНИИстрой».

На защиту выносятся: результаты экспериментально-теоретических исследований горизонтально нагруженных ФВК с уширением в различных грунтовых условиях и метод расчёта горизонтально нагруженных ФВК с уширенным основанием, в том числе с использованием статического зондирования.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в т.ч. в 2-х изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и 3-х приложений. Диссертационная работа содержит 159 страниц машинописного текста, 59 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 147 наименований, в т.ч. 11 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и приведена общая характеристика работы.

В первой главе приведен анализ и обобщение современных данных о взаимодействии фундаментов в вытрамбованных котлованах с основанием.

Начиная с конца 60-х годов XX века, возникло новое направление в области фундаментостроения – это устройство фундаментов в уплотненном грунте. Сущность этого метода заключается в использовании уплотненной зоны грунта, которая образуется при возведении фундамента. В пределах этой зоны улучшаются прочностные и деформационные характеристики грунта. Нагрузка, приложенная к фундаменту, вначале передается на уплотненный грунт, затем – на грунт природного сложения. Такая схема работы фундамента позволяет значительно повысить несущую способность грунтов основания. Одним из наиболее перспективных направлений в этом отношении является устройство ФВК.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах являются одними из наиболее эффективных типов фундаментов каркасных зданий и сооружений. Применение ФВК вместо традиционных видов фундаментов в среднем дает снижение сметной стоимости в 2,1 раза, трудозатрат в 2,4 раза, расхода бетона в 1,75 раза, цемента в 1,35 раза, арматурной стали в 2,9 раза, резко уменьшается объем земляных работ и почти полностью исключается расход пиломатериалов под опалубку. При этом сокращается в 2-3 раза продолжительность нулевого цикла.

ФВК по конструкции, форме и геометрическим параметрам имеют некоторую аналогию со сваями пирамидальной формы. Поэтому исследования ФВК базировались на огромном опыте применения свайных фундаментов. Наибольший вклад в изучение работы свайных фундаментов с окружающим массивом грунта внесли следующие ученые: П.А.Аббасов, М.Ю.Абелев, С.М.Алейников, А.А.Бартоломей, В.В.Бахолдин, В.Г.Березанцев, А.Н.Богомолов, Н.В.Бойко, В.И.Быков, H.Brandl, J.B.Burland, P.Bermingham, Н.М.Герсеванов, Н.М.Глотов, В.Н.Голубков, М.Н.Гольдштейн, Б.В.Гончаров, А.Л.Готман, А.А.Григорян, Б.И.Далматов, В.К.Дмоховский, Н.М.Дорошкевич, Н.В.Жуков, Б.В.Знаменский, П.А.Коновалов, Ф.К.Лапшин, А.А.Луга, J.Moscowitz, Э.И.Мулюков, Н.Г.Новожилов, Л.В.Нуждин, Е.М.Перлей, А.В.Пилягин, А.И.Полищук, А.Б.Пономарев, Х.Ж.Поулос, Ю.В.Россихин, M.Randolf, А.В.Савинов, В.С.Сажин, М.И.Смородинов, Ю.Г.Трофименков, В.М.Улицкий, В.И.Федоров, А.Б.Фадеев, В.М.Феклин, K.Flemihg, P.Frank, В.Б.Швец и другие.

Наибольший вклад в в разработку и практическое внедрение ФВК внесли следующие организации: ВНИИОСП им.Н.М.Герсеванова, ЦНИИОМТП, ЦНИИЭПсельстрой, НИИОСП Госстроя Украины, ИСиА Госстроя Белорусии, Пензенский ГАСИ, Пермский ГТУ, Полтавский ТУ, СПбГАСУ и др., а также учёные: Р.Р.Авазов, Б.Г.Антонюк, Ю.А.Багдасаров, А.Г.Божко, В.И.Быков, Ю.В.Власов, А.А.Григорян, А.Л.Готман, В.С.Глухов, М.И.Дубина, Н.Л.Зоценко, В.И.Крутов, Б.А.Сальников, А.И.Филатов и др.

Исходя из удобства технологии вытрамбовывания котлована для ФВК форма трамбовки принята с уменьшающимся по глубине поперечным сечением (по аналогии с пирамидальной сваей). Пирамидальная форма фундамента с развитым поперечным сечением в верхней части способствует эффективной работе в грунте на вертикальную и горизонтальную нагрузки. Опыт показывает, что такие фундаменты наилучшим образом распределяют нагрузку от здания и вовлекают в работу наибольший объем грунта.

При использовании ФВК в качестве одиночных фундаментов под колонны каркасных зданий и сооружений, как правило, необходимо выполнять расчет фундаментов на горизонтальную нагрузку и изгибающий момент. Поэтому возникает задача разработки метода расчета горизонтально нагруженных ФВК для прогнозирования величин усилий в фундаменте и его деформаций, с тем, чтобы они не превышали предельно допустимых значений. Решение этих задач позволит получить оптимальное и экономичное решение фундамента.

Наиболее распространенной и широко применяемой является расчетная схема с использованием теории местных деформаций и решением задачи о балке на упругом основании, на основе которой разработаны многочисленные практические методы расчета, применяемые до настоящего времени. Применительно к сваям задачу расчета на горизонтальную нагрузку решали следующие исследователи: А.С.Буслов, А.Л.Готман, К.С.Завриев, Я.Ш.Зиязов, Г.С.Лекумович, И.Я.Лучковский, В.В.Миронов, Н.Н.Снитко, А.С.Строганов, И.В.Урбан, В.Б.Шахирев, М.Т.Девиссон, Р.Мише, Г.Рамасами, Х.Ж.Поулос и др. Разнообразие полученных методов расчета обусловлено различными подходами к определению основного расчетного параметра – коэффициента постели и закономерностей его изменения по глубине.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»