WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Исходя из рассмотрения и анализа существующих и наиболее часто используемых моделей грунтового основания, для расчета односвайных фундаментов предлагается использовать модель линейно-деформируемой среды, позволяющую выразить коэффициент постели через общепринятые параметры – модуль общей деформации и коэффициент Пуассона.

Одной из главнейших причин невысокой надежности всех методов расчета в фундаментостроении является недостаточно высокая точность методов определения расчетных характеристик грунта, которые используются в расчетных формулах. Основные требования, предъявляемые к расчетным характеристикам грунта: возможность получения их в условиях естественного залегания грунтов на любой требуемой глубине, допустимая стоимость и высокая скорость их получения. Этим требованиям наилучшим образом отвечает статическое зондирование, которое в настоящее время при наличии таких высокопроизводительных установок, как С-832М позволяет при сравнительно небольших трудозатратах до минимума сократить время на получение сведений о расчетных характеристиках грунтов в условии их естественного залегания. Статическое зондирование грунтов менее трудоемко, чем статические испытания свай или бурение скважин с отбором образцов грунта и их последующим испытанием в лабораторных условиях, поэтому может быть выполнено в значительно большем объеме в пределах одной строительной площадки и, следовательно, достигнуть более достоверных результатов при проектировании.

Показано, что коэффициент постели С может быть определен с использованием модуля деформации грунта Е, следовательно, если установить взаимосвязь между коэффициентом постели С и модулем деформации, то становится возможным использование данных статического зондирования (сопротивления под наконечником зонда qз ) для определения коэффициента постели, применив корреляционную связь между модулем деформации Е и сопротивлением под наконечником зонда qз.

3. Экспериментальные исследования односвайных фундаментов при действии вертикальной нагрузки В соответствии с задачами, обоснованными в главе 2, выполнен комплекс экспериментальных исследований в полевых условиях на натурных фундаментах в глинистых грунтах различных регионов России. Исследования проводились на восьми площадках в Уфе и Челябинске. Часть опытных фундаментов была оснащена тензоизмерительными приборами, с помощью которых измерялись деформации грунта и фундамента, усилия в фундаменте, контактные напряжения на боковой поверхности фундамента. На всех опытных площадках производились отбор монолитов грунта для определения их физикомеханических характеристик и статическое зондирование установкой С-832М, оснащенной зондом II типа.

Опытные площадки сложены аллювиально-делювиальными четвертичными глинистыми отложениями от мягкопластичной до твердой консистенции. Основные физико-механические характеристики грунтов опытных площадок представлены в табл. 1.

Таблица Физико-механические характеристики грунтов опытных площадок Плотность грунта, г/см1 (полигон 0,25- -0,01- 1,81- 1,35- 0,80- 0,92- 14-23 0,02- 13-БашНИИстроя -г.Уфа) 0,34 0,34 1,96 1,54 0,98 0,97 0,2 (УМКК – г.Уфа) 0,25- 0,34- 1,94- 1,50- 0,66- 0,96- 14-17 0,02- 8-0,32 0,65 1,98 1,57 0,80 1,03 0,3 (УНПЗ – г.Уфа) 0,29- 0,11- 1,57- 1,52- 0,75- 1,04- 24-25 0,02- 27-0,30 0,24 2,00 1,55 0,77 1,07 0,4 (НУНПЗ – г.Уфа) 0,28 0,26- 1,95- 1,52- 0,72 - - - 0,27 1,97 1,5 (г.Челябинск) 0,20- 0,25- 1,91- 1,56- 0,75 - 19 0,02 18-0,25 0,30 1,95 1,6 (г.Благовещенск) 0,22- 0,07- 1,84- 1,39- 0,74- - 19 0,03 12-0,28 0,35 1,90 1,45 0,7 (Уфанефтехим) 0,29- 0,26- 1,84- 1,35- 0,76- 0,94- - - 0,36 0,43 1,96 1,53 0,88 0,8 (п.Ново- 0,27- 0,12- 1,85- 1,38- 0,88- 0,66- 19-20 0,04- 10-Александровка) 0,28 0,29 1,87 1,45 0,90 0,89 0,На этих площадках были выполнены испытания 44 натурных опытных фундаментов, в том числе одиночных свай кольцевого сечения 960 мм длиной от 5 до 8 м, односвайных фундаментов, состоящих из свай 500 мм d r L I S, град с, МПа Е, МПа Влажность № площадки пористости, e природная, W Коэффициент в сухом природной Угол внутр.

трения Степень влажности, Удельное сцепление Месторасположение Модуль деформации влажности, р состоянии, p Показатель текучести длиной от 6 до 12 м и насадок 960 мм длиной 2,4 и 5,0 м, и фундаментов в вытрамбованных котлованах с верхним сечением 1,12х1,3м и 1,1х1,1м и соответствующей длиной 2,8 и 3,0 м. Трамбовки имели шестигранную и восьмигранную формы. Часть опытных фундаментов была оснащена мессдозами давления мембранного типа для определения нормального давления на боковую поверхность фундаментов и мессдозами с кольцевым измерительным элементом для установки под нижним торцом фундамента.

Специальными поэлементными испытаниями на действие вертикальной нагрузки элементов и фундаментов в целом выявлено, что сумма предельных сопротивлений несущих элементов, сваи и насадки, испытанных в отдельности, меньше предельного сопротивления фундамента в целом, из чего следует, что несущую способность фундамента можно определять как сумму несущей способности его элементов с учетом поправочных коэффициентов.

Результаты поэлементных испытаний одного из фундаментов представлены на рис.1.

Рис. 1. Зависимости «нагрузка – осадка» вертикально нагруженных элементов односвайного фундамента № 7:

1 – штамп в полости насадки;

2 – насадка; 3 – свая в полости насадки; 4 – фундамент в целом Исследования фундаментов в вытрамбованных котлованах выполнялись на площадках в Челябинске (площадка № 5) и Уфе (площадки № 6,7 и 8).

При вытрамбовывании котлована происходит приложение на грунт ударной нагрузки при падении трамбовки. При этом в грунте происходят необратимые деформации в виде перемещений его отдельных частиц.

Выпирание и связанное с ним разрыхление грунта при вытрамбовке скважины, несмотря на пирамидальность трамбовки, обусловливающей обжатие грунта боковыми гранями при осадке от нагрузки, приводят к снижению сопротивления грунта на боковой поверхности фундамента. В нижней части фундамент обжат грунтом, как и зонд при зондировании, поэтому в этой зоне сходимость между данными зондирования и контактными напряжениями на боковой поверхности фундамента значительно лучше, чем в верхней части фундамента, где контакт грунта с фундаментом значительно слабее из-за наличия выпора грунта на поверхность. Поэтому использование данных статического зондирования грунтов для расчета фундаментов в вытрамбованных котлованах возможно лишь с введением поправочных коэффициентов, в той или иной степени учитывающих особенности работы фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Для определения сопротивления под нижним торцом фундаментов в вытрамбованных котлованах у отдельных фундаментов на площадке № 5 в котловане перед бетонированием были установлены мессдозы с кольцевым измерительным элементом.

Результаты испытаний опытного фундамента представлены на рис.2.

По показаниям мессдозы давления получена зависимость нагрузки, приходящейся на торец РТ от осадки фундамента.

0 200 400 600 Р, кН Рф Рис.2. Зависимость «вертикальная нагрузка – осадка» для элементов фундамента:

РТ РТ – нагрузка на торец; Рб – нагрузка Рб на боковую поверхность;

Рф – нагрузка на фундамент S, мм Фундаменты в вытрамбованных котлованах существенно отличаются от других типов фундаментов. Их основания воспринимают вертикальную нагрузку за счет втрамбованного в грунт щебня, поэтому грунт включается в работу постепенно, по мере увеличения нагрузки и осадки. В связи с этим график «нагрузка-осадка» имеет форму пологой монотонно-убывающей функции в большом диапазоне осадки (вплоть до 50-60 мм).

Характер кривых (см.рис.3) зависит также от объема втрамбованного щебня Vщ, поэтому осадку фундамента для определения его предельного сопротивления необходимо выбирать с учетом Vщ. Однако сам объем щебня, как геометрическая величина, не может быть объективным показателем.

Необходимо учитывать размеры трамбовки, определяющие форму уплотненной зоны в основании фундамента. Характер формирования зоны уплотнения фундамента будет обусловливать и характер зависимости «нагрузка-осадка», анализ которой позволил получить значения предельных осадок Sпр для принятия предельного сопротивления фундамента. В табл. 2 приведены значения Sпр в зависимости от сопротивления грунта под наконечником зонда в уровне подошвы фундамента Rп и отношения объема втрамбованного щебня к объему трамбовки Vщ/Vтр.

0 200 400 600 800 1000 1200 Р,кН Vщ=1,0 мРис.3. Результаты испытаний фундаментов в вытрамбоVщ=1,5 мванных котлованах с разVщ=0 мличным Vщ S, мм Таблица Значения предельных осадок Sпр для принятия предельного сопротивления фундамента в вытрамбованном котловане Vщ/Vтр Значение Sпр (мм) при Rп (МПа) >2,0 1,5 1,0 <0,0 25 20 18 0,5 28 23 19 1,0 30 25 20 1,5 33 27 23 2,0 35 30 25 4. Исследование работы односвайных фундаментов при действии горизонтальной нагрузки На фундаменты каркасных зданий и сооружений действуют, кроме вертикальной нагрузки, значительные горизонтальные и моментные нагрузки.

Поэтому главной задачей при проектировании фундаментов является определение усилий и деформаций в фундаменте.

Экспериментальные исследования горизонтально нагруженных односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения проводились на натурных сваях в полевых условиях на трех опытных площадках. Всего изготовлено и испытано 20 свай кольцевого сечения, из них 9 свай были оснащены тензоприборами для измерения контактных напряжений и усилий в сваях.

Полученные графики «горизонтальная нагрузка – перемещение» нелинейны, и их нелинейность обусловлена нелинейной деформативностью основания и материала сваи.

Экспериментально полученные эпюры изгибающих моментов в односвайных фундаментах из свай кольцевого сечения и давления грунта подтверждают известные зависимости, полученные путем решения дифференциального уравнения изогнутой оси сваи.

Из представленных на рис.4 эпюр изгибающих моментов видно, что максимальный изгибающий момент располагается на 1,2 м ниже торца насадки и затухает до нуля на глубине 5 м.

Из эпюр давления грунта (рис.5.) следует, что с увеличением горизонтальной нагрузки оно нелинейно возрастает. Наблюдается некоторое удаление точки нулевых перемещений от поверхности грунта с увеличением нагрузки, что также может быть объяснено нелинейностью деформирования основания.

Рис.4. Эпюры изгибающих моментов в фундаменте № 7 при действии горизонтальной нагрузки Рис.5. Эпюры давления грунта на сваю №25 при действии горизонтальной нагрузки В задачи экспериментальных исследований горизонтально нагруженных фундаментов в вытрамбованных котлованах входило:

- изучение особенностей напряженно-деформированного состояния горизонтально нагруженного фундамента в грунте и грунтового основания;

- определение закономерностей возникновения и развития усилий в фундаменте и контактных напряжений на боковой поверхности фундамента в зависимости от действующей горизонтальной нагрузки;

- выявление влияния уширения в уровне нижнего торца фундамента на работу горизонтально нагруженного фундамента;

- оценка влияния вертикальной нагрузки на работу фундамента.

Эксперименты проводились на натурных фундаментах в полевых условиях на трех опытных площадках. Всего было испытано при действии горизонтальной нагрузки 14 фундаментов в вытрамбованных котлованах. Один из фундаментов (№ 38) был оснащен мессдозами давления. Два фундамента (№ 39 и 41) испытывались на горизонтальную нагрузку с вертикальным пригрузом.

При статических испытаниях фундаментов на горизонтальную нагрузку горизонтальные перемещения измерялись как в уровне поверхности грунта, так и на высоте 1 м, что позволило определить угол поворота фундамента. Приняв фундамент как абсолютно жесткое тело, по полученным горизонтальным перемещениям в уровне поверхности грунта и углу поворота опытных фундаментов была определена глубина расположения так называемой точки нулевых перемещений (т.н.п.). Без втрамбованного щебня т.н.п.

располагается на глубине в среднем 1,4 м, при втрамбованном щебне в объеме 0,5 м3 - 1,4 м; 1,0 м3 - 1,7 м; 1,5 м3 - 2,3 м, т. е. с увеличением объема втрамбованного щебня т.н.п. приближается к подошве фундамента. Очевидно, наличие втрамбованного щебня создает в области подошвы фундамента зону повышенной прочности, что препятствует горизонтальному смещению подошвы ФВК при его повороте от действия горизонтальной нагрузки, что является определяющим фактором и должно быть учтено в расчетной схеме как граничное условие.

Зависимости «горизонтальная нагрузка - перемещение» имеют ярко выраженный нелинейный характер. Линейная часть зависимостей наблюдается только при перемещениях в уровне поверхности грунта до 2-3 мм. При этом стабилизация перемещений имеет место в достаточно большом диапазоне перемещений (до 24-28 мм), т. е. значительно больших, чем допускается нормами. Вместе с тем, из-за больших поперечных размеров фундамента и наличия армирования, практически невозможен его изгиб, т.е. фундамент работает как «жесткий», поворачиваясь в грунте без изгиба. Из этого следует, что нелинейность графика «нагрузка-перемещение» проявляется только за счет нелинейной работы грунтового основания.

Для получения распределения нормальных напряжений грунта на боковой поверхности фундамента в фундаменте № 38 (без втрамбованного щебня) были установлены мессдозы давления мембранного типа.

Контактные напряжения (рис.6), полученные по показаниям мессдоз давления, установленных на боковой поверхности фундамента, растут равномерно, а характер их распределения по глубине фундамента свидетельствует о том, что фундамент работает в грунте по «жесткой» схеме.

Из этих результатов следует, что при построении расчетной схемы фундамента в вытрамбованном котловане за критерий предельного состояния следует принимать некоторую предельную величину деформации основания, т.е. следует решать задачу определения горизонтального перемещения фундамента. Прочность фундамента в вытрамбованном котловане при этом считается обеспеченной при соответствующем его армировании.

Из полученных результатов экспериментов следует, что при построении расчетной схемы ФВК за критерий предельного состояния следует принимать некоторую предельную величину деформации основания, т. е.

следует решать задачу определения горизонтального перемещения ФВК.

Н 0,05 0 0,05 0,1 р, МПа 0,Рис.6. Схема установки мессдоз 1,по поверхности фундамента №38 и эпюры 1,контактных давлений при различной горизонталь2,ной нагрузке:

1…4 – Н=100, 125, 150, 175 кН L, м 5. Расчет односвайных фундаментов на вертикальную нагрузку В результате экспериментальных исследований односвайных фундаментов из свай кольцевого сечения при действии вертикальной нагрузки установлено следующее:

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |






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