Деформации песчаного основания

Признаки ложного схватывания:                                                     нет

Гарантийный срок по ГОСТ:                                                           60 сут.

 

                        Характеристики клинкера:

 

Трехкальцевый силикат:                                                               60.0±2.0%   

Двухкальцевый силикат:                                                               19.0±2.0%

Трехкальцевый амоминат:                                                             5.0±2.0%

Двухкальцевый амомоферрит:                                                     11.0±2.0%

 

                           

 

2.2 Расчет жесткости моделей

Принимаем образцы как  абсолютно жесткие, тогда S=1/2

Жесткость образцов определяем по формуле:

                             S=3

 

v₁= 0.2 коэффициент Пуассона для бетона;

v₁= 0.28 коэффициент Пуассона для грунта (пылеватый песок);

E₁=16*10³ МПа модуль деформации для бетона естественного твердения;

E₀=10 МПа модуль деформации для песка;

R= 14.4 см - наружный радиус фундамента.

=3

Принимаем высоту фундамента h= 5 см.

Для других штампов жесткость  можно не проверять, так как их наружный диаметр меньше 10,9 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Методика проведения экспериментов

Исследования проводились  в лаборатории механики грунтов  ТГТУ.

Основанием служил увлажненный  пылеватый песок из карьера Красненькое г. Тамбова послойно уплотненный до =1,70 г/см³ ( =0,10%).

Испытания проводили  в большом лотке с размерами 2x2.5х1.5 м  для испытания моделей с помощью гидравлического домкрата (рис. 6)

Просеянный песок отсыпали слоями  по 10 см и уплотняли металлической трамбовкой. Требуемая плотность основания достигалась определенным числом ударов трамбовки по одному следу и равнялась для воздушно-сухого основания r = 1,65 г/см³. После каждого эксперимента  песок убирали на глубину 2...3 диаметра модели ниже подошвы и укладывали заново. На предварительно уплотненный грунт устанавливалась железобетонная  модель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Схема лабораторной установки для испытания моделей с помощью гидравлического домкрата:1- упорная балка; 2- динамометр; 3- домкрат; 4- испытываемая модель; 5- индикаторы часового типа; 6- короб; 7- грунт основания.

 

Нагрузку передавали с помощью гидравлического домкрата, контроль усилия осуществлялся с помощью образцового динамометра на сжатие (ДОС-5).Осадка штампа определялась по показаниям двух индикаторов часового типа (ИЧ-10), с ценной деления 0.01 мм. Нагрузка прикладывалась через сплошной жесткий металлический диск. Нагрузка прикладывалась центрально с эксцентриситетом e=D/8, где D – наружный диаметр штампа. Нагрузка прикладывалась ступенчато по 1/10 от предполагаемой разрушающей нагрузки.

Для исследований были использованы 4 плоские железобетонные модели плитной части фундамента с одинаковой горизонтальной площадью контакта с размерами в плане D=264 мм (отношение d/D=0); d=52 мм, D=270 мм (отношение d/D=0,2), d=115мм,  D=288мм (отношение d/D=0,4), d=198мм,  D=330мм (отношение d/D=0,6) и 12, выполненных из дерева, с радиальными опорными ребрами с размерами в плане D=373 мм (отношение d/D=0); d=52 мм, D=377 мм (отношение d/D=0,138), d=115мм,  D=391мм (отношение d/D=0,294), d=198мм,  D=423мм (отношение d/D=0,468), где d- внутренний и D- наружный диаметры кольцевой модели. Модели с радиальными ребрами были выполнены с шестью, восемью и десятью ребрами. Конструктивное решение моделей представлено на рисунке 5

 

Рисунок 5. Конструктивное решение моделей для испытания

 

3. ИССЛЕДОВАНИЕ деформации КРУГЛЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ ШТАМПОВ С ОПОРНЫМИ РАДИАЛЬНЫМИ РЕБРАМИ НА ПЕСЧАННОМ ОСНОВАНИИ

Определение осадки проводилось в  соответствии с методикой проведения эксперимента изложенной в п. 2.3.

На рисунке 6 представлены графики зависимости осадки штампа от нагрузки на фундамент для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами с отношением d/D=0  при центральном действии вертикальной нагрузки.

 

Рисунок 6 - Графики зависимости осадки круглых штампов от центральной нагрузки где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

 

Из графиков на рисунке 6 видно, что при отношении d/D=0 несущая способность песчаного основания штампов с опорными радиальными ребрами значительно выше, чем у плоских штампов. Текущая осадка у штампов с опорными радиальными ребрами меньше чем у плоского штампа, при нагрузке равной несущей способности песчаного основания плоского штампа осадка штампов с радиальными ребрами меньше осадки плоского штампа в 3,02…6,77 раза.

На рисунке 7 представлены графики зависимости осадки штампа от нагрузки на фундамент для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами с отношением d/D=0,2 для плоского штампа и 0,138 для штампа с опорными радиальными ребрами при центральном действии вертикальной нагрузки.

Рисунок 7 - Графики зависимости осадки кольцевых штампов с отношением d/D=0,2 для плоского штампа и 0,138 для штампов с опорными радиальными ребрами от центральной нагрузки где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

Из графиков на рисунке 7 видно, что при отношении d/D=0,2 и 0,138 несущая способность песчаного основания штампов с опорными радиальными ребрами значительно выше, чем у плоских штампов. Текущая осадка у штампов с опорными радиальными ребрами меньше чем у плоского штампа, при нагрузке равной несущей способности песчаного основания плоского штампа осадка штампов с радиальными ребрами меньше осадки плоского штампа в 3,41…5,71 раза.

На рисунке 8 представлены графики зависимости осадки штампа от нагрузки на фундамент для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами с отношением d/D=0,4 для плоского штампа и 0,294 для штампа с опорными радиальными ребрами при центральном действии вертикальной нагрузки.

Рисунок 8 - Графики зависимости осадки кольцевых штампов с отношением d/D=0,4 для плоского штампа и 0,294 для штампов с опорными радиальными ребрами от центральной нагрузки где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

Из графиков на рисунке 8 видно, что при отношении d/D=0,4 и 0,294 несущая способность песчаного основания штампов с опорными радиальными ребрами значительно выше, чем у плоских штампов. Текущая осадка у штампов с опорными радиальными ребрами меньше чем у плоского штампа, при нагрузке равной несущей способности песчаного основания плоского штампа осадка штампов с радиальными ребрами меньше осадки плоского штампа в 4,84…5,76 раза.

На рисунке 9 представлены графики зависимости осадки штампа от нагрузки на фундамент для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами с отношением d/D=0,6 для плоского штампа и 0,468 для штампа с опорными радиальными ребрами при центральном действии вертикальной нагрузки.

Рисунок 9 - Графики зависимости осадки кольцевых штампов с отношением d/D=0,6 для плоского штампа и 0,468 для штампов с опорными радиальными ребрами от центральной нагрузки где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

 

Из графиков на рисунке 9 видно, что при отношении d/D=0,4 и 0,468 несущая способность песчаного основания штампов с опорными радиальными ребрами значительно выше, чем у плоских штампов. Текущая осадка у штампов с опорными радиальными ребрами меньше чем у плоского штампа, при нагрузке равной несущей способности песчаного основания плоского штампа осадка штампов с радиальными ребрами меньше осадки плоского штампа в 5,28…8,54 раза.

На рисунке 10 представлены графики зависимости несущей способности песчаного основания от отношения d/D для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами.

 

Рисунок 10 - Графики зависимости несущей способности песчаного основания от отношения d/D где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

 

Анализ графиков на рисунке 10 показывает, что применение опорных радиальных ребер позволяет увеличить несущую способность песчаного основания по сравнению с плоскими штампами в 1,25…2,06 раза при количестве ребер равном 6, в 1,63…2,06 при 8 ребрах и в 1,5…2,18 раза при 10 опорных ребрах. Анализ графиков показывает, что по несущей способности основания оптимальным количеством опорных радиальных ребер является 8.

На рисунке 13 представлены графики зависимости относительной осадки моделей от отношения d/D для плоских штампов и штампов с опорными радиальными ребрами.

 

Рисунок 11 - Графики зависимости относительной осадки моделей от отношения d/D где: 1 – плоский штамп и штампы с радиальными ребрами: 2 – с шестью; 3 – с восемью; 4 – с десятью

 

 

Графики на рисунке 11 позволяют оценить эффективность применения опорных радиальных ребер. Чем меньше отношение SS/F, тем эффективнее является модель фундамента. Анализируя графики приходим к выводу, что штампы с опорными ребрами эффективнее плоских штампов, причем наибольшую эффективность показали штампы с восемью опорными радиальными ребрами.

На рисунке 12 представлены графики зависимости отношения несущих способностей штампов с опорными радиальными ребрами и плоских штампов от отношения d/D.

 

Рисунок 12 - Графики зависимости отношения несущих способностей штампов с опорными радиальными ребрами и плоских штампов от отношения d/D где: 1 – штамп с 6 радиальными ребрами; 2 – штамп с 8 радиальными ребрами; 3 – штамп с 10 радиальными ребрами

 

Из графиков на рисунке 12 видно, что по сравнению с плоским штампом наибольшей эффективностью обладают штампы с 8 опорными радиальными ребрами.

На рисунке 13 представлены графики зависимости несущей способности песчаного основания от количества опорных радиальных ребер.

Рисунок 13 - Графики зависимости несущей способности песчаного основания от количества радиальных опорных ребер где: 1 – штампы с отношением d/D=0; 2 – плоский штамп с отношением d/D=0,2 и штампы с ребрами с отношением d/D=0,138; 3 – штампы с отношением d/D=0,4 и 0,294;

4 – штампы с отношением d/D=0,6 и 0,468

 

 

 

 

Как видно из графиков, представленных на рисунке 15 оптимальным отношением внутреннего диаметра к внешнему для штампов с опорными радиальными  ребрами является отношение в  пределах от 0 до 0,138.

На рисунке 14 представлены графики зависимости относительной осадки моделей плитной части фундамента от количества опорных радиальных ребер.

Рисунок 14 - Графики зависимости относительной осадки моделей от количества радиальных опорных ребер где: 1 – штампы с отношением d/D=0; 2 – плоский штамп с отношением d/D=0,2 и штампы с ребрами с отношением d/D=0,138; 3 – штампы с отношением d/D=0,4 и 0,294;

4 – штампы с отношением d/D=0,6 и 0,468

 

Из графиков на рисунке 14 видно, что оптимальным сточки зрения относительной осадки являются штампы с отношением d/D=0,468. однако несущая способность у них меньшечем у штампов с отношением d/D=0,138

 

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные эксперименты показали, что применение радиальных опорных ребер приводит к увеличению несущей способности песчаного основания в 1,25…2,18 раза по сравнению с плоскими штампами при центральном действии нагрузки. Оптимальным штампом по несущей способности песчаного основания является штамп с восемью опорными радиальными ребрами.
2. Проведенные эксперименты показали, что применение радиальных опорных ребер приводит уменьшению текущих осадок штампов при одинаковой нагрузке во всем диапазоне рассматриваемых отношении внутреннего диаметра штампа к наружному.
3. Оптимальным отношением внутреннего диаметра к внешнему для штампов с опорными радиальными ребрами является отношение от 0 до 0,138.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Флорин, В. А.  основы механики грунтов // – Т . 1,2.-М-Л.: Госстрой издат , 1959.-357с., 1961.-543с.
2. Финаева, Т. И. Экспериментальное  исследование воздействие круглого жесткого штампа с грунтовым основанием при действии внецентренной нагрузки / Т. И. Финаева, А. С. Канаян // Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1989. - №2. - с.22-24.
3. Соломин, В. И. О точности решения Б. Н. Жемочкина для круглых плит на упругом полупространстве / В. И. Соломин, Г. В. Трегулов // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1970. - №1. - с.5-7.
4. Беленя, Е. И. Исследования совместной работы оснований, фундаментов и поперечны рам стальных каркасов промышленных зданий / Е. И. Беленя, А. В. Клепиков // М. :Госстройиздат, 1957. - 59с.
5. Леденев, В.В. Прочность и деформативность оснований заглубленных фундаментов // - Воронеж, ВГУ, 1990. – 224с.
6. Худяков, А. В. Опыты с кольцевыми штампами // Расчет и проектирование оснований и фундаментов в сложных инженерно геологических условиях. Межвуз. сб. науч. тр., Воронеж. 1992.-с. 138-141.
7. Худяков, А. В. Экспериментальные исследования характера разрушения песчаного основания кольцевых штампов //  Труды ТГТУ, вып. №5, Тамбов. 2000. – с. 247-251.
8. Китайкина, О.В. Влияние конструктивных решений фундаментов высоких дымовых труб на материалоемкость и стоимость их возведения / О.В. Китайкина, А.Н. Скачко, А.В. Зиновьев // Труды научно-исследовательского института оснований и подземных сооружений. , 1983. - вып. 80. - с. 71-79.
9. Туревская, М.Г. О вариационном расчете круглой плиты на упругом основании // Сб. "Основания и фундаменты", Киев, "Будивельник", 1980. - с. 88-91.
10. Леденев, В.В. Экспериментальное исследование оснований заглубленных фундаментов // –Воронеж, ВГУ, 1985.-156с.
11. Леденев, В.В. Основания и фундаменты при сложных воздействиях // - Тамбов, ТГТУ, 1995. – 400с.
12. Мурзенко, Ю.Н. Границы между фазами напряженно-деформируемого состояния песчаного основания при переменном масштабе модели круглого фундамента/ Ю.Н. Мурзенко, Э.В. Аринина // Исследования по механике грунтов, основаниям и фундаментам.: Межвуз. сб.  Калмыцкий гос. ун-т. - Эклеша, 1978.  - с.8-13.
13. Мурзенко, Ю.Н. Экспериментальные исследования фундамента с песчаной подушкой в цилиндрической оболочке/ Ю.Н. Мурзенко, Г.М. Борликов // Экспериментальные исследования инженерных сооружений. Материалы по II симпозиуму (Ленинград, 1969 г.). Новочеркасск – 1969.-с. 124-134.
14. Евдокимцев, О.В. Экспериментальные исследования напряженно-деформируемого основания гибких штампов песчаном основании / О.В.Евдокимцев, В.В.Леденев, Н.И. Ляпин // Вестник ТГТУ. – Тамбов, 1997 – с. 146-150.
15. Кущак, С.И. Давление и деформации в основании круглого и кольцевого фундамента / С.И. Кущак, и др. //Известия вузов. Строительство и архитектура.,1986. - №2. - с. 13-16.
16. Аринина, Э.В. Экспериментальные исследования деформаций лессового основания под круглыми жесткими фундаментами в натурных условиях/ Э.В. Аринина, Е.М. Борликов, Ю. В. Галашев // Сб. "исследования напряженно – деформированного состояния оснований и фундаментов". Новочеркасск, 1977 - с.54-56.
17. Шелест, Л.А. Распределение напряжений и перемещений в основании конечной толщины под круглым жестким фундаментом  //Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1975 - №6 - с. 226-28.
18. Соломин, В.И. Методы расчета и оптимальное проектирование железобетонных фундаментных конструкций / В. И. Соломин, Г. В. Треуглов //  - М.: Стройиздат, 1986.-208с.
19. Кудзис, А.П. Железобетонные и каменные конструкции // Учеб. для вузов. В 2-х ч. 4.2 Конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. М.: Высш.шк., 1989. - 263 с.
20. Рекомендации по комплексному изучению в оценке строительных свойств грунтов (ПНИИИ СГосстроя СССР, МИСИ им. Куйбышева) // – М.: Стойиздат, 1984. - 212 с.
21. Егоров, К.Е. Распределение напряжений и перемещений в основании круглого фундамента сооружений башенного типа / К.Е.Егоров, Л.А. Шелест // Тр. НИИ оснований ,1985 – вып. 84 – с. 46-64.
22. Бородачева, Ф.Н. Решение задачи о вдавливании кольцевого штампа в упругое полупространство с применением аналоговой вычислительной машины // Сб. "Исследования по основаниям, фундаментам и механике грунтов".  Киев,  "Будiвельник", 1973 - с.10-13.
23. Жемочкин, Б.Н., Практические методы расчета фундаментных балок и плит на упругом основании/ Б.Н.Жемочкин, А.П. Синицин // М.: Госстройиздат, 1962. – 239 с.
24. Егоров, К.Е. Расчет основания под фундаменты с подошвой кольцевой формы // Доклады к VI Международному конгрессу по механике грунтов и фундаментостроению.-М.: Стройиздат, 1965 - с.74-82.
25. Глизер, С.И. Расчет кольцевых фундаментов, работающих с отрывом подошвы / С.И.Глизер, С.Ш. Школьник // Основания, фундаменты и механика грунтов. , 1975 - №2 - с. 17-18.
26. Горбунов-Посадов, М.И. Методы решения смешанной задачи теории упругости и пластичности грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов., 1971 - №2 - с. 4-7.
27. Бойко, И. П. Численное моделирование процесса образования трещин в железобетонном фундаменте-оболочке на упруго – пластичном основании Сб./ И. П Бойко, В. С. Бояндин, А . Е. Дельник // Исследования и разработка по компьютерному проектированию фундаментов и оснований, Новочеркасск, 1990 - с.21-27.
28. Зиновьев, А.В. О деформации оснований под кольцевыми фундаментами сооружений башенного типа / А.В.Зиновьев, О.В. Китайкина // Тр. ин-та ВНИИОСП им.Н.М.Герсеванова. , 1980. – Вып. 72. – с. 79-95.
29. Вялов, С.С. Напряженно-деформированное состояние неоднородных оснований с наклонными слабыми слоями / С.С. Вялов, А.К.Бугров, А.Н. Цеева //  Основания, фундаменты и механика грунтов. , 1989 -№2 - с. 18-21.
30. Горбунов-Пасадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании./ М.И. Горбунов-Пасадов, Т.А. Маликова, В.И. Соломин // Изд. 3-е. – М.: Стройиздат, 1984 – 679с.
31. Рыбин, В.С. Проектирование фундаментов реконструируемых зданий. //  - М.: Стройиздат, 1990. - 286с.
32. Попова, О.В. Распределение напряжений и перемещений в однородном полупространстве под круглым фундаментом // Основания , фундаменты и механика грунтов .- 1972.№. - с.10-12.
33. Алейников, С. М. Кольцевой фундамент с внутренним срезанным кругом // Расчет и проектирование оснований и фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях. Межвуз. сб. науч. тр., Воронеж, 1996 - с.9 -16.
34. Алейников, С. М. Контактная задача с управляющими параметрами для жесткого штампа на упругом слое переменной толщины / С. М. Алейников, С. В. Иконин // Основания, фундаменты и механика грунтов., 1994 - №3 - с.54 -56.
35. Попов, А.Ф. Определение напряжений по подошве кольцевого и круглого фундаментов с учетом его отрыва от грунта // Известия вузов. Строительство и архитектура. – 1987. - №2. - с. 20-23.
36. Струлёв, В.М. Несущая способность песчаного основания кольцевых фундаментов [Текст] / В.М. Струлёв, В.Ю. Воеводкин, А.Н. Синельников // Известия Орел ГТУ №3/19(549) 2008 (июль-сентябрь). – С 46 – 49.