CC BY
33
at a design stage the most comprehensible is the likelihood method of calculation with application of a way of equal accuracy.
Keywords: accuracy, geodetic and installation works, a method of calculation of admissions, planned and vertical position, designs of buildings.
Bibliographic list
1. Stolbov, Ju. V. Osnovy of calculation and the analysis of accuracy of erection of modular buildings and constructions / Ju. V.Stolbov // the Manual. -Omsk: SibADI, 1981. - 63 p.
2. GOST 21780-83 -2006. System of
maintenance of accuracy of geometrical parametres in building. Accuracy calculation. - M: Publishing house of standards, 2007.-15 p.
3. SNIP 3.03.01-87. Bearing and protecting designs. Gosstroy of the USSR. - M: CITP Gosstroy of the USSR, 1988.
4. SNIP 3.01.03-84. Geodetic works in building. Gosstroy of the USSR. - M: CITP Gosstroy of the USSR, 1985. - 28 p.
5. Dunaev, P . F. Dimensional chains. - M: Mashgiz , 1963. - 308 p.
6. GOST 21779-82 (ST СЭВ). System of maintenance of accuracy of geometrical parametres in building. Technological admissions. Gosstroy of the USSR. - M: Publishing house of standards, 1982. - 22 p.
7. Stolbov, Ju. V. Naznachenie of accuracy of erection of building designs taking into account
responsibility of buildings and constructions / Ju. V. Stolbov, S. Ju. Stolbova // Vestnik SibADI, вып. 4. Publishing house SibAdI, 2006. - P. 134-138.
8. Stolbova, S. Ju. About calculation of unit of the admission on installation of columns concerning marking axes at erection of buildings and constructions / S. Ju. Stolbova, I. P. Savitsky // Problems of designing, building and operation of transport constructions: Materials of I All-Russia scientifically-practical conference of students, postgraduate students and young scientists. - Omsk: Publishing house SibAdI, 2006. - Kn.2. - P. 223-227.
9. Stolbova, S. Ju. Analiz of accuracy of geometrical parametres of the made ferro-concrete columns and farms for erection of an one-storeyed industrial building / S. Ju. Stolbova // Vestnik SibADI, 2013. - № 1 (29). - P. 77-81.
Столбова Светлана Юрьевна - кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой «Недвижимость и строительный бизнес» Сибирской государственной автомобильно-
дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научной деятельности: методология расчета и назначения технологических допусков для обеспечения геометрических параметров конструкций зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ: 45. е - mail: SSU0810@mail. ru.
УДК 624.131
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РАЗГРУЖАЕМЫХ СВАИ И СТАБИЛИЗАЦИИ ОСАДОК ОСНОВАНИЯ ПРИ УСИЛЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ
Е. В. Тишков
Аннотация. На основании проведенных экспериментальных исследований в глинистых грунтах установлен характер работы разгружаемых с различного уровня нагрузок на сваи. Подтверждены разработанные аналитические зависимости для оценки работы сваи при разгрузке в процессе активного усиления фундаментов. Выполнены экспериментальные исследования скорости нагружения основания усиливающего ростверка.
Ключевые слова: свая, ростверк, нагрузка, осадка, усиление.
Введение
На ранних стадиях активного усиления свайных фундаментов сваи, длительное время находившиеся под нагрузкой, разгружаются за счет частичной передачи нагрузок на элементы усиления посредством ступенчатого приращения усилий в домкратах [1]. На основе введенных предпосылок о работе свай при разгрузке, была разработана теоретическая методика расчета
усиливаемого свайного фундамента [2]. Для уточнения параметров напряженно-деформированного состояния фундамента при усилении и подтверждения разработанной при аналитических
исследованиях методики были выполнены натурные экспериментальные исследования работы разгружаемых свай. Кроме того, для определения скорости загружения усиливающих элементов и дальнейшего прогноза срока выполнения работ по усилению выполнены испытания грунта при разной скорости нагружения штампа. Эксперименты выполнялись в глинистых грунтах на территории г. Омска.
Основная часть
Методикой расчета конструкции активного усиления свайных фундаментов
предусмотрено нахождение параметров НДС свайного фундамента при усилении.
Теоретически было определено, что графики разгрузки сваи, построенные при различном уровне напряжений, не параллельны касательной линии графика осадки сваи при начальном уровне нагрузки (линии модуля). Поскольку до настоящего времени вопросы работы разгружаемых свай практически не исследовались, установление фактической работы разгружаемых свай было выполнено посредством экспериментальных
исследований.
Оценка деформаций разгружаемых свай производилась в ходе выполнения статических испытаний натурных свай вдавливающей нагрузкой. Имитация процесса разгрузки сваи, происходящего при усилении свайного фундамента,
моделировалась за счет промежуточного разгружения сваи в ходе статических испытаний, снятия отсчетов по приборам с последующим дальнейшим загружением. Эксперименты проводились в соответствии со специально разработанной методикой. В основу методики экспериментальных исследований вошли нормативные положения [3], при этом отличительной особенностью выполненных испытаний стало наличие промежуточных ступеней разгрузки свай. Таким образом, методика проведения эксперимента включает:
1. Выполнение инженерно-геологических изысканий на опытных площадках для определения состава и свойств грунтов, включая испытание грунтов статическим зондированием.
2. Предварительное определение несущей способности свай на основании данных статического зондирования. Назначение наибольшей нагрузки на сваю и ступеней нагрузки при испытаниях. Определение критерия условной стабилизации осадок свай.
3. Подготовку свай к испытаниям. Погружение свай забивкой на проектную глубину и обеспечение «отдыха» свай после забивки.
4. Монтаж установки для испытания свай.
5. Ступенчатое загружение свай, снятие отсчетов по приборам после условной стабилизации деформаций.
6. Выполнение промежуточной разгрузки свай на 2-й, 5-й и 8-й промежуточных ступенях нагружения и на 10-й конечной ступени с фиксацией показаний приборов.
7. Восстановление усилий в сваях после промежуточных разгрузок. Продолжение испытаний до загружения свай максимальной испытательной нагрузкой, либо до уровня осадки сваи 40мм.
8. Разгрузку с последней ступени загружения в соответствии с [3].
9. Построение графиков «нагрузка-осадка» для свай с нанесением кривых разгрузки из промежуточных точек и последующим сопоставлением экспериментальных и теоретических линий.
Для проведения натурных экспериментов были задействованы следующие приборы и оборудование: гидравлический домкрат ДГО-100 (грузоподъемностью 1000кН) с ручной насосной станцией для создания нагружающего усилия в сваях; опорная конструкция для восприятия реактивных сил от загружения испытываемой сваи, состоящая из 6-ти винтовых анкерных свай диаметром 180мм и упорной рамы, закрепленной на верхних концах анкерных свай; реперная система с индикаторами ИЧ-50 для измерения перемещений свай в процессе испытаний.
Выбору опытных площадок предшествовал анализ инженерно-геологических условий г. Омска и Омской области. В результате анализа было установлено, что преобладающее
распространение на исследуемой территории получили глинистые грунты, причем в большей степени развиты суглинки. Для суглинков и глин характерно, в основном, туго- и мягкопластичное состояние.
Результаты экспериментальных
исследований продемонстрированы на примере опыта №1 в тугопластичных
суглинках, поскольку данные грунты в наибольшей степени распространены на территории Омской области в интервале глубин до 20м. В качестве испытательной выбрана площадка строительства жилого многоэтажного дома в Кировском административном округе г. Омска по улице Ватутина (рис. 1.). Предварительно на
площадке был устроен котлован для
сооружения будущих фундаментов здания.
Рис. 1. Общий вид испытательной установки
В верхней части геологического разреза испытательной площадки принимают участие глинистые грунты, находящиеся в мягко - и
текучепластичном состоянии. Нижний конец испытываемой сваи был заглублен на 1,0 мв тугопластичный суглинок. Испытания производились для сваи длиной 12 м (С120.30-6). Поскольку испытание сваи выполнялось в начало зимнего периода, для нейтрализации возможных сил морозного пучения грунтов предварительно было выполнено бурение лидерной скважины диаметром 400мм на глубину 2,0 м относительно поверхности дна котлована. В период испытаний грунт, окружающий сваю, находился в талом состоянии. К моменту испытания продолжительность «отдыха» сваи составила 25 суток.
Значение ступени нагрузки составило 1/10 заданной в программе наибольшей нагрузки на
сваю, т.е. 80 кН. За критерий условной стабилизации деформации принята скорость осадки сваи на ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние 60 мин наблюдений в соответствии с требованиями [3].
Разгрузка сваи с каждой ступени нагружения производилась ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагружения. Выдержка после каждой ступени осуществлялась до наступления условной стабилизации аналогично нагружению.
В результате испытаний были построены экспериментальные и теоретические графики изменения модуля (рис. 2.), остаточных деформаций (рис. 3.) и линии разгрузки свай (рис. 4.).
-•—Фактический график изменения Е “•“Теоретический график измененияЕ — —Аппроксимация фактического графика изменения Е
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Нагрузка, кН
Рис. 2. Сопоставление изменения модуля
Остаточные деформации, мм
Рис. 3. Сравнение графиков остаточных деформаций
Анализ результатов испытаний свидетельствует, что при разгрузке свай с начального уровня нагружения система «свая-грунт» работает практически по упругой схеме, т.е. остаточные деформации разгрузки практически стремятся к нулю. Данный предел пропорциональности отмечается при уровне нагрузки 15...20 % от предельной. С ростом нагрузки характер работы системы меняется и переходит в упругопластическую стадию. Разгрузка сваи с более высоких ступеней нагружения происходит с большими остаточными деформациями, т.е. происходит
изменение модуля деформации конструкции в зависимости от уровня нагрузки.
Сравнительный анализ теоретических линий разгрузки и линий, построенных на основании эксперимента (рис. 4.)
свидетельствует о достаточно точной сходимости полученных результатов, т.е. разработанная в теоретической части методика адекватно отражает реальную работу разгружаемой сваи. Степень расхождения экспериментальных и теоретических результатов составляет 7%.
Рис. 4. Сопоставление теоретических и экспериментальных линий разгрузки
Опытные исследования разгрузки натурных свай, выполненные в глинистых мягко - и тугопластичных суглинках также показывают высокую степень сходимости экспериментальных результатов с теоретическими данными.
Процессы стабилизации осадок основания, происходящие при передаче давлений через подошву дополнительного ростверка, усиливающего свайный фундамент, исследованы на основе проведения натурных испытаний грунтов. Цель экспериментов -определение скорости загружения грунта в основании дополнительного усиливающего ростверка. Моделирование процесса работы усиливающего ростверка выполнено посредством штамповых испытаний грунтов. Специально разработанной программой эксперимента предусматривалось ступенчатое загружение штампа, выполненное в три серии со значениями ступеней: 1) нормируемыми по методике [4] для данного типа грунта (0,05МПа);
2) превышающими нормируемые на 0,025МПа;
3) меньше нормируемых на 0,025МПа.
Для проведения опытного исследования использованы: жесткий винтовой штамп
площадью 600см2, погружаемый в скважину диаметром 325мм и глубиной 7,5м; канатнорычажное устройство для создания и измерения нагрузки на штамп КРУ-600; анкерная система для крепления прогибомеров, включающая винтовые сваи; приборы для измерения осадок штампа ИЧ-50.
Площадка испытаний находится в Ленинском административном округе г. Омска по ул. 19-я Марьяновская. По
результатам предшествующих инженерногеологических изысканий было установлено, что литологический разрез площадки сложен глинистыми грунтами. Погружение штампа произведено в тугопластичный суглинок (показатель текучести JL = 0,31; модуль
деформации Е = 8 МПа, нормативное удельное сцепление С = 23 кПа, нормативный угол внутреннего трения ф = 190).
Каждая ступень давления выдерживалась до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа). За критерий условной стабилизации деформации принята скорость осадки штампа, не превышающая 0,1мм за время 2 часа. Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения производились через каждые 15 мин в течение первого часа, 30 мин в течение второго часа. По результатам испытаний построен график (рис. 5.).
Давление, МПа
Рис. 5. Результаты штамповых испытаний
Результаты эксперимента свидетельствуют, при увеличении ступени загружения на 50 % в сравнении с нормируемой общее время испытания снижается на 17 %. Однако, значение итоговой осадки штампа возрастает на 100%, что обусловлено нарушением сил взаимодействия между частицами грунта при активном загружении основания и увеличением времени на восстановление взаимодействия. Увеличение скорости загружения опасно и возникновением нестабилизированного
состояния грунта, при котором существенно снижаются прочностные характеристики.
Заключение
В результате экспериментальных исследований, выполненных в натурных условиях на нескольких площадках, установлен фактический характер работы разгружаемых свай. Сопоставление данных, полученных в результате эксперимента, с результатами аналитических исследований свидетельствует о достаточно высокой сходимости результатов (погрешность 7%). Таким образом, теоретическая методика определения характера работы разгружаемой сваи и выявления параметров НДС была подтверждена натурными исследованиями в глинистых грунтах.
При усилении свайных фундаментов нагрузку на дополнительный ростверк следует прикладывать ступенями, величину которых необходимо назначать в зависимости от показателя текучести грунта в основании ростверка по [4]. Каждая последующая ступень нагрузки прикладывается после стабилизация осадок основания от действия давления
предыдущей ступени.
Библиографический список
1. Патент RU №116516 «Конструкция
усиления фундамента» / Тишков Е. В.,
Пономаренко Ю. Е., Ивасюк И. М. // Бюллетень изобретений №15. - 2012.
2. Тишков Е. В. Оценка напряженно-
деформированного состояния усиливаемых
свайных фундаментов / Е. В. Тишков // Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования - основа модернизации и инновационного развития архитектурностроительного и дорожно-транспортного
комплексов России: матер. Всероссийской науч.-техн. конфер. (с международным участием) -Омск: СибАДИ, 2012 - С. 255-260.
3. ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». - М.1994.
4. ГОСТ 20276-2002 «Методы полевого
определения характеристик прочности и деформируемости». - М.2002.
RESEARCHING OF PILE WORK DURING UNLOADING AND STABILIZATION OF BASE SEDIMENTS STRENGTHENED FOUNDATIONS
E. V. Tishcov
On the basis of experimental research in clay soils defined character of work piles, unloaded with various levels of loads. Confirmed developed analytical relationships to assess the performance of the pile when unloading in process of strengthening pile foundations. Experimental researches of loading rate of base strengthening cap was completed.
Keywords: pile, piling cap, load, sediment, strengthening.
Bibliographic list
1. Tishkov E. V., Ponomarenko Yu. E., Ivasuk I. M., Russian Union Patent No. 116516, "Design for foundation strengthening”, Byull. Izobr. (2012).
2. Tishkov E. V. Evaluation of the stress-strain state of the amplified pile foundations / E. V. Tishkov // Oriented fundamental and applied research - basis for the modernization and innovative development of architectural and construction and road-transport complexes in Russia: materials All-Russian Scientific-Technical. Confer. (with international participation) -Omsk: SibADI, 2012 - P. 255-260.
3. GOST 5686-94 «Soils. Field test methods by piles». - M.1994.
4. GOST 20276-2002 «Soils. Field methods for determining the strength and strain characteristics». -M.2002.
Тишков Евгений Владимирович - старший преподаватель кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» Сибирской государственной автомобильно - дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научной деятельности: Фундаментостроение. Общее количество опубликованных работ: 8. е-mail: [email protected].
УДК 691.535
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУХИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ РЕСТАВРАЦИИ И РЕКОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТОВ СТАРИНЫ ИЗ ИЗВЕСТНЯКА НА ОСНОВЕ ЗАКОНА СРОДСТВА СТРУКТУР
И. Л. Чулкова
Аннотация. Изучены свойства реставрационных композитов на основе белого цемента с использованием добавок суперпластификаторов разных видов и карбонатным наполнителем. Приведены показатели усадочных деформаций цементно-карбонатных систем. Установлена взаимосвязь между пористой структурой известняка и свойствами реставрационных композитов на основе сухих смесей.
Ключевые слова: известняк, цементные строительно-реставрационные
композиты, суперпластификаторы, принцип сродства структур, сухие строительные смеси.
