Фундаменты-оболочки для производственных зданий из легких строительных конструкций Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

УДК 624.138.22:624.152

А. В. БАШЛЫКОВ, аспирант,

Б. В. ГОНЧАРОВ, докт. техн. наук, профессор,

Н.Б. ГАРЕЕВА, докт. техн. наук, профессор,

УГНТУ, Уфа

ФУНДАМЕНТЫ-ОБОЛОЧКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ИЗ ЛЕГКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В статье кратко описана технология устройства фундаментов-оболочек на вытрамбованном грунтовом основании с использованием специальных штампов, погружаемых на заданную глубину дизель-молотом. Даются результаты опытной проверки технологии и продолжительности погружения штампа при вытрамбовке одного котлована. На основе результатов полевых опытов предлагается расчетная формула для оценки несущей способности фундамента по результатам вытрамбовки. Приведены результаты исследований формы уплотненной зоны грунтового массива по результатам статического зондирования. Даны рекомендации для оценки ожидаемой осадки фундамента-оболочки.

Программа правительства по развитию малого и среднего предпринимательства способствует значительному увеличению объемов строительства производственных зданий преимущественно быстромонтируемых с металлическим каркасом и легкими ограждающими конструкциями. Это обстоятельство требует применения облегченных фундаментов, а также индустриальных технологий их устройства с малыми сроками.

Институтом БашНИИстрой совместно с Уфимским государственным нефтяным техническим университетом разработана технология устройства фундаментов-оболочек на вытрамбованном основании [1]. Вначале производится вытрамбовка грунта дизель-молотом с помощью специального штампа (рис. 1, а), в результате получают котлован с уплотненным коническим основанием (рис. 1, б), на которое устанавливается тонкостенная железобетонная оболочка (рис. 1, в).

Опытная проверка технологии проводилась в полевых условиях на площадке с залеганием грунтов, имеющих по всей глубине вытрамбовки показатель текучести = 0,2-0,3. На рис. 2, а представлены данные статического зондирования, а в табл. 1 - характеристики грунтов.

© А.В. Башлыков, Б.В. Гончаров, Н.Б. Гареева, 2007

Рис. 1. Последовательность устройства фундамента-оболочки:

а - вытрамбовка грунта в котловане; б - котлован с уплотненным коническим основанием; в - установка тонкостенной железобетонной оболочки: 1 - дизель-молот; 2 - металлический штамп; 3 - уплотненное коническое основание; 4 -фундамент-оболочка; 5 - колонна

Таблица 1

Характеристики грунтов

Плотность р, г/см3 Влажность, Ж, д.е. Коэффициент пористости е Показатель текучести З Угол внутреннего трения ф,град Удельное сцепление С, МПа

1,914 0,29 0,83 0,24 18 0,025

а) б)

м м

Рис. 2. Результат зондирования грунта (а); ходограммы погружения штампа (б)

кН

Вытрамбовка производилась металлическим коническим штампом с диаметром окружности основания В = 1,1 м. Для погружения штампа использован дизель-молот С-330, навешиваемый на мобильную копровую установку КО-8 конструкции института БашНИИстрой. На рис. 2, б представлены ходо-граммы погружения штампов. Результаты погружений показывают, что на вы-трамбовку котлована до глубины заложения фундамента затрачивалось до 4 мин. Для всей оптимальной области применения по грунтам следует ожидать продолжительность погружения штампа от 3 до 5 мин. С учётом затрат времени на вспомогательные операции производительность работ по вытрамбовке при дизель-молоте С-330 следует ожидать до 15-18 котлованов в смену.

Имеющиеся дизель-молоты на мобильных сваебойных агрегатах в настоящее время позволяют строительным организациям сооружать фундаменты с несущей способностью до 600 кН.

Технология опробована в полевых условиях. На рис. 3 представлен график статических испытаний фундамента-оболочки диаметром В = 1,1 м с глубиной заложения 1,8 м.

В настоящее время методика расчета фундаментов-оболочек на вытрамбованном основании не разработана. Несущая способность может определяться по результатам статических испытаний как нагрузка при осадке S = 40 мм [2]. Поэтому требуется разработка экспресс-метода оценки несущей способности фундамента-оболочки, так как статические испытания требуют значительных затрат средств и времени.

На кафедре автомобильных дорог УГНТУ разработана методика проведения динамических испытаний. При погружении штампа измеряется перемещение на последнем залоге при числе ударов п = 10. Величина перемещения за один удар определяет остаточный «отказ». Для расчета предложена формула

£ мм

Рис. 3. График статических испытаний

N = -

КЕ

е +

где К - коэффициент, учитывающий долю полезной энергии, затраченной на уплотнение грунта; Е - энергия удара молота; е - остаточный «отказ»; с - упругий «отказ».

Величина коэффициента К и упругого «отказа» определены экспериментально как К = 0,16 и с = 8 мм.

Трудным вопросом при расчете фундаментов-оболочек на вытрамбованном основании является оценка ожидаемой осадки при расчетной нагрузке из-за сложной картины зон уплотнения грунта в основании.

Были выполнены экспериментальные работы в полевых условиях по оценке уплотненной зоны.

Было проведено статическое зондирование после погружения штампа на заданную глубину. На рис. 4, а представлены результаты статического зондирования, а на рис. 4, б показана схема уплотненной зоны грунта. В т. 1 выполнено зондирование по центру до вытрамбовки естественного грунта, т. 2 выбрана в центре контура штампа после вытрамбовки, и т. 3 размещена на границе контура штампа после вытрамбовки. Эти результаты показывают, что наблюдается кумулятивный эффект, вызванный формой штампа, а границы уплотненной зоны не выходят за контур штампа.

а) б)

1100

м

Рис. 4. Результаты статического зондирования (а); форма уплотнения грунтового ядра (б); т. 1, т. 2, т. 3 - точки статического зондирования грунтов

Был выполнен расчет величины осадки методом послойного суммирования [3] от давления на грунт при нагрузке, вызвавшей осадку величиной 40 мм при статических испытаниях. В табл. 2 приведены результаты расчета.

Таблица 2

Данные фактической и расчетной осадки

Величина расчетной осадки, мм Результаты статических испытаний

Осадка в конце линейной зоны, мм Осадка при расчетной нагрузке, мм

14 21 40

Данные таблицы показывают, что фактическая осадка штампа превышает расчетную примерно в три раза.

Это можно объяснить наличием кумулятивного эффекта при уплотнении и последующего проскальзывания уплотненного ядра при нагрузке на фундамент-оболочку во время испытания.

Поэтому при практическом применении фундаментов-оболочек на вытрамбованном основании предлагается для оценки ожидаемой осадки при расчетной нагрузке, полученной по результатам вытрамбовки, считать, что она гарантируется в пределах 40 мм.

Это обосновано тем, что величина коэффициента К в предложенной формуле определялась при величине осадки в этих пределах.

Библиографический список

1. Пат. 2101420. Российская Федерация МЕИ6Е02Д27/26. Способ возведения фундамента-оболочки. Бюл. изобр. № 1, 1986.

2. Руководство по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах. - М. : Стройиздат, 1981. - 50 с.

3. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. Свод правил по проектированию и строительству: СП-50-101-2004. - М., 2005.

A.V. BASHLYKOV, B.V. GONCHAROV, N.B. GAREEVA

FOUNDATIONS-CASES FOR THE INDUSTRIAL BUILDINGS OF LIGHTWEIGHT CONSTRUCTION STRUCTURES

The paper briefly describes the technology of setting up of foundation-cases on the tamped soil base with the use of special stamps dipped to the given depth by the diesel hammer. The results of test control of technology and duration of a stamp dipping when one trench tamping are given. Based on in-situ tests results, the design formula is suggested to evaluate the foundation load capacity from the results of tamping. The results of the investigations of the form of soil mass compacted zone are shown. Recommendations for the evaluation of the expected setting up of the foundation-case are given in the paper.