CC BY
31
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФУНДАМЕНТА ЗА СЧЕТ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ
© Устич А.А.*
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород
Основная проблема современного фундаментостроения - повышение несущей способности фундамента при уменьшении затрат на его возведение. Применение способа регулирования НДС грунта под подошвой фундамента.
Основная проблема современного фундаментостроения - повышение несущей способности фундамента при уменьшении затрат на его возведение. Для фундаментов мелкого заложения чаще всего этот вопрос решает -ся увеличением площади фундамента, передающей нагрузку на основание, применением мероприятий по укреплению и улучшению строительных свойств грунта основания и т.д.
В последнее время увеличения несущей способности фундамента добиваются путем регулирования напряженно-деформированного состояния грунта под его подошвой. Это выполняется путем ограничения боковых перемещений грунта различными конструктивными мероприятиями.
Рассмотрим напряженно-деформированное состояние грунта под жестким штампом. Отмечено, что под краями жёстких штампов происходит концентрация напряжений. Большие вертикальные напряжения приводят к возникновению предельного напряжённого состояния грунта в пределах небольших зон (рис. 1 а). В этих зонах развиваются пластические деформации (деформации сдвигов). По мере возрастания нагрузки зоны 1 увеличиваются. Их росту препятствует горизонтальное сопротивление грунта, расположенного по сторонам от них, который уплотняется в пределах напряженных зон 2. Это сопротивление постепенно возрастает до определённой величины, называемой пассивным отпором грунта. Возрастание горизонтального сопротивления грунта приводит к замедлению роста зон сдвигов, хотя и сопровождается все большими деформациями грунта по сторонам от наиболее напряженной зоны основания [1].
При слиянии зон сдвигов на некоторой глубине под штампом (рис. 1 б) образуется уплотнённое ядро 3, а при большем загружении в областях 4 воз-
* Аспирант.
никают непрерывные поверхности скольжения и происходит потеря устойчивости грунта в основании [1].
тп-т
V
1 у / \ 0 \ ь гГ\ т\
б)
Условные обозначения:
1 - зоны сдвигов;
2 - зоны уплотнения;
3 - уплотненное ядро;
4 - направление выпора.
Рис. 1. Схемы развития деформаций грунта в основании:
Очевидно, что при выполнении мероприятий по ограничению боковых перемещений увеличится глубина зарождения зон пластических деформаций, что приведет к увеличению несущей способности фундамента.
Наиболее яркий пример таких мероприятий устройство шпунтовых стенок. Однако шпунтовая стенка является обычно дорогим устройством -сложным является устройство замков и соединения шпунтин для осуществления замкнутого контура.
В 1987 г. была предложена конструкция ленточного фундамента (1) с треугольными выступами (3) вдоль подошвы [2] (рис. 2). Согласно предложенного варианта перемещения грунта ограничиваются треугольными выступами по краям подошвы. Высота и угол наклона выступа определяются исходя из ширины подошвы и коэффициента трения бетона по грунту/(2).
/V /// 1 7- /// //х
±у У // /// /// V»
ь
Рис. 2. Схема ленточного фундамента с треугольными выступами
Выполнение выступов предлагаемым образом приводит к тому, что векторы усилий по всей обращенной к грунту, плоскости направлены вертикально вниз, вызывая смещение частиц грунта под фундаментом в том же направлении. Образующееся грунтовое ядро имеет при этом форму трапеции, поэтому весь массив грунта под фундаментом работает в условиях,
10
НАУКА И СОВРЕМЕННОСТЬ - 2010
близких к одноосному сжатию, вовлекая в работу окружающий грунт (2). Образование зон пластических деформаций в краевых областях наступает только при значительно больших нагрузках, что приводит, как следствие, к повышению несущей способности фундамента [2].
Был проведен ряд постановочных экспериментов, результаты которых показали, что осадка штампа при одной и той же максимальной нагрузке уменьшается на 14 %.
Основным недостатком предложенного решения является то, что не учитываются прочностные и деформационные характеристики грунта основания. Этот недостаток устраняется путем выполнения угла наклона выступов равным углу внутреннего трения грунта (рис. 3). Проведенные испытания показывают, что для песчаного основания модифицированный фундамент имеет меньшие величины осадок при тех же нагрузках, что и до внесения изменений.
-1—г—г
о -
-20 -
-
£ -60 -м
-во --100 --120
Рис. 4. Графики зависимостей осадок от нагрузки при различной форме подошвы штампов
При применении данного способа регулирования напряженно-деформированного состояния грунта увеличивается рабочая площадь фундамен-
та, вследствие чего увеличивается его несущая способность. Данная конструкция может применяться при строительстве промышленных и гражданских зданий на песчаных и глинистых основаниях и в сейсмически опасных районах. В последнем случае выступы создают дополнительное сопротивление сдвигу фундамента в горизонтальной плоскости, что несомненно оказывает положительный влияние в процессе эксплуатации здания.
На рис. 4 приведены графики зависимостей осадок штампов в зависимости от формы подошвы. По предварительным данным осадка штампа с выступами с углом наклона а = (р на 24 % меньше, чем у штампа с выступами с углом наклона а = arctg(f) и на 32 % меньше в сравнении с обычным штампом.
* * *
1. Применение данного фундамента позволяет уменьшить осадки сооружения в целом.
2. Рассматриваемая конструкция фундамента дает возможность работать со значительно большими нагрузками на основание, а также возводить здания при сложных геологических условиях площадки строительства.
Список литературы:
1. Далматов Б.И., Бронин В.Н., Карлов В.Д., Мангушев Р.А.Сахаров И.И., Сотников С.Н., Улицкий В.М., Фадеев А.Б. Механика грунтов. Ч. 1. Основы геотехники в строительстве. - М.: АСВ; СПб.: СПбГА-СХ 2000. - 204 с.
2. A.C. СССР № 1294916, МПК Е 02 D27/00 «Фундамент» БИ № 9, 1987.
