CC BY
0УДК 69 Дмитрук С.А., Дьяков И.М.
Дмитрук С.А.
студент, кафедра геотехники и конструктивных элементов зданий Академия строительства и архитектуры Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского
(г. Симферополь, Россия)
Научный руководитель: Дьяков И.М.
канд. техн. наук, доцент кафедры геотехники и конструктивных элементов зданий Академия строительства и архитектуры Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского
(г. Симферополь, Россия)
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ОСНОВАНИЯ
Аннотация: для отдельно стоящих фундаментов зданий и сооружений, в частности промышленного характера характерны нагружения с различной скоростью, которые не учитываются в расчетной модели и методиках расчета отдельно стоящих фундаментов. Не изученность данной темы, не позволяет точно оценить, как поведет себя грунтовое основание, как изменяется его несущую способность при медленных и быстрых нагружениях. Исходя из этого, исследования, направленные на изучение влияния скорости нагружения фундаментов на несущую способность основания, являются актуальными. На основании полученных результатов экспериментальных исследований необходимо определить влияние скорость нагружения фундамента на несущую способность основания.
Ключевые слова: несущая способность грунтового основания, фундаментный штамп, скорость нагружения фундамента, быстрое догружение, экспериментальные исследования, месдозы с тензометрическим датчиком.
1725
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы магистра были проведены экспериментальные исследования несущей способности основания при разной скорости нагружения фундаментного штампа в грунтовом лотке при помощи металлического фундаментного штампа.
В первой главе дипломной работы были рассмотрены и проанализированы научные работы многих отечественных и зарубежных ученых и исследователей, изучающих совместную работу фундамента и грунтового основания, а также поведение грунтовых оснований при различных видах нагружений на фундамент.
Изучением этих вопросов на протяжении многих лет занималось множество ученых, которые приложили значительные усилия для изучения вопроса совместной работы фундамента и грунтового основания. Они внесли большой вклад в развитие научного понимания этого вопроса и благодаря их исследованиям были разработаны основные подходы к взаимодействию фундаментов с основанием.
Исследования показывают, что нагружение фундаментов приводит к увеличению неоднородности грунта, уменьшению модуля деформации и развитию переуплотнения под центральной частью фундамента. Также обнаруживаются зоны пластических деформаций под краями фундамента. Снижение модуля сдвига приводит к уменьшению сопротивляемости грунта деформированию. Таким образом, под подошвой фундамента формируются области с пониженной и повышенной сопротивляемостью деформированию.
Отмечается, что значительная деформация грунта в предельных зонах требует учитывать не только физическую нелинейность деформаций, но и их нелинейную связь с перемещениями.
На основании работ этих и других авторов был сделан вывод, что отсутствует точное понимание того как влияет скорость нагружения фундаментов, непосредственно, на несущую способность основания. Скорость
1726
нагрузки может существенно влиять на взаимодействие между фундаментом и грунтовым основание, и это влияние еще совсем мало изучено.
Во второй главе была описана методика проведения экспериментальных исследований.
Для экспериментальных исследований использовался грунтовый лоток размерами 2,2 х 2,2 м, заполненный песком средней крупности. В качестве фундамента использовался металлический штамп, размеры которого составляют 42,5 х 42,5 см. Для измерения давления на грунт использовался набор месдоз с тензометрическими датчиками и прибор для считывания показаний ИДЦ-1.
Нагружение фундаментов осуществлялось пневмогидравлическим домкратом. Измерение силы нагружения проводилось с помощью динамометра. Для измерения осадки в ходе экспериментов использовался прогибомер.
Испытания проводили со следующими режимами нагружения фундаментов:
1. поэтапное нагружение конструкции центральной нагрузкой с помощью пневмогидравлического домкрата с шагом нагрузки 10% от расчетной разрушающей, выдержкой нагрузки на каждом шаге не менее 10 минут,
2. поэтапное нагружение конструкции центральной нагрузкой с помощью пневмогидравлического домкрата до усилия 25% от расчетной разрушающей нагрузки с шагом нагрузки 10%, выдержкой нагрузки на каждом шаге не менее 10 минут. Последующее быстрое догружение до потери несущей способности грунтового основания,
3. поэтапное нагружение конструкции центральной нагрузкой с помощью пневмогидравлического домкрата до усилия 50% от расчетной разрушающей нагрузки с шагом нагрузки 10%, выдержкой нагрузки на каждом шаге не менее 10 минут. Последующее быстрое догружение до потери несущей способности грунтового основания,
4. поэтапное нагружение конструкции центральной нагрузкой с помощью пневмогидравлического домкрата до усилия 75% от расчетной разрушающей нагрузки с шагом нагрузки 10%, выдержкой нагрузки на каждом
1727
шаге не менее 10 минут. Последующее быстрое догружение до потери несущей способности грунтового основания,
В третьей главе была проведена обработка данных, полученных в ходе испытаний. Так же был произведен анализ достигнутых результатов экспериментальных исследований. Были построены эпюры контактных напряжений, а также графики осадки фундаментного штампа.
При первом испытании с 50% нагружением от расчетной разрушающей нагрузки и последующим быстром догружением. Несущая способность была достигнута при нагрузке почти в 6,75 т. Трещины стали появляться от углов фундаментного штампа. Разрушение грунта началось на 7 цикле нагружения.
При втором испытании с 25% нагружением от расчетной разрушающей нагрузки и последующим быстром догружением. Несущая способность была достигнута при нагрузке, так же в 6,75 т. Трещины так же появились почти сразу после быстрого догружения фундаментного штампа.
При третьем испытании быстрое догружение не производилось. Несущая способность была достигнута при нагрузке почти в 7 т. Трещины стали появляться только на 10 цикле нагружения.
При четвертом испытании с 75% нагружением от расчетной разрушающей нагрузки и последующим быстром догружением. Несущая способность была достигнута при нагрузке почти в 7 т. Трещины стали появляться в момент догружения фундаментого штампа. Они были значительно больше, чем во время прошлых испытаний. Можно предположить, что это связано с тем, что нагрузка до быстрого догружения и так была очень сильная, а в момент быстрого догружения, наблюдается резкий рост давлений под подошвой фундамента, большая осадка и сильное уплотнение грунтового основания под подошвой фундаментного штампа.
При таком загружении статическая нагрузка была близка к предельной и поэтому при быстром догружении сразу стали появляться трещины в грунте идущие от краёв фундаментного штампа. При проведении этого испытания трещины были значительно больше, чем во время прошлых испытаний. Это
1728
связано с тем, что нагрузка до быстрого догружения и так была очень сильная, а в момент чрезвычайного внезапного догружения, наблюдается резкий рост давлений под подошвой фундамента, большая осадка и сильное уплотнение грунтового основания под подошвой фундаментного штампа. Осадка также была намного сильнее.
Вывод: Исходя полученных результатов можно сделать вывод, что на снижения несущей способности грунтового основания при быстром догружении, сильное влияние оказывает именно скорость изменения в грунтовом основании вертикальных и горизонтальных, а также нормальных и касательных напряжений. Не мало важно также и более сильное уплотнение грунта из-за быстрого догружения. Ну и стоит еще отметить и то, что в краевых зонах фундаментного штампа значительно развиваются пластические деформации.
По итогам полученных результатов экспериментальных исследований было определено влияние скорости нагружения фундамента на несущую способность основания. При быстром догружение фундамента, видна более высокая величина осадки штампа перед разрушением, а также ее более резкий рост. Можно сделать вывод, что на снижения несущей способности грунтового основания при быстром догружении, сильное влияние оказывает именно скорость изменения в грунтовом основании вертикальных и горизонтальных, а также нормальных и касательных напряжений.
Разработаны рекомендации по определению несущей способности основания при изменении скорости нагружения фундаментов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ГОСТ 24846-19. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. - Москва: Стандартинформ, 2020. - 16 с;
2. ГОСТ 31937-2011. Правила обследования и мониторинга технического состояния зданий и сооружений. - Москва: Стандартинформ, 2014. - 60 с;
1729
3. ГОСТ Р 54257-2010. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. - М.: Стандартинформ, 2011. - 13 с;
4. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Часть III. Инженерно-гидрографические работы при инженерных изысканиях для строительства. - Москва: "ПНИИИС" Госстроя России, 2004. - 110 с;
5. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. Москва: ФГУП «КТБ ЖБ», 2004. 70 с;
6. СП 22.1330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83. - Москва: Стандартинформ, 2016. - 228 с;
7. СП 47.13330.2016. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. - Москва: Стандартинформ, 2016. - 167 с;
8. Пособие к МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М.: ГУП «НИАЦ», 2004. - 58 с.
1730
Dmitruk S.A., Dyakov I.M.
Dmitruk S.A.
Crimean Federal University (Simferopol, Russia)
Scientific advisor: Dyakov I.M.
Crimean Federal University (Simferopol, Russia)
INFLUENCE OF LOADING RATE OF FOUNDATIONS ON BEARING CAPACITY OF FOUNDATION
Abstract: free-standing foundations of buildings and structures, in particular of an industrial nature, are characterized by loads at different speeds, which are not taken into account in the calculation model and calculation methods offree-standing foundations. The lack of knowledge of this topic does not allow us to accurately assess how the soil base will behave, how its bearing capacity changes under slow and fast loads. Based on this, studies aimed at studying the effect of the loading rate of foundations on the bearing capacity of the foundation are relevant. Based on the results of experimental studies, it is necessary to determine the effect of the loading rate of the foundation on the bearing capacity of the foundation.
Keywords: bearing capacity, soil base, foundation stamp, rate of loading, foundation, rapid reloading, experimental studies, mesdoses with gauge.
1731
