Аналітичні дослідження з використанням математичних моделей. Визначення опору горизонтально армованих основ, характеру та динаміки розвитку їх деформацій. Розробка способу розрахунку деформацій армованих основ з врахуванням анізотропії армоґрунту.
Аннотация к работе
Останнім часом в будівельній практиці все частіше приходиться використовувати майданчики, які вважаються непридатними або незручними для будівництва. Цей метод дозволяє цілеспрямовано покращити міцність та знизити деформації слабкихґрунтів при будівництві та реконструкції будівель та споруд. Але питання використання армування в аспекті підвищення розподільчої здатності основ будівель та споруд є не достатньо вивченим, дослідження виконувались основним чином, в лабораторних умовах, переважно з невеликими моделями фундаментів і без комплексного підходу до врахування впливу всіх параметрів арматурного матеріалу на несучу здатність основи. Враховуючи викладене вище, а також відсутність нормативних документів, що регламентують проектування і влаштування фундаментів на армованій основі, питання комплексного дослідження будівельних властивостей армованих ґрунтів, стають досить актуальними і дана робота виконувалась в рамках цієї проблеми. Задачі дослідження: - визначити опір горизонтально армованих основ, характер та динаміку розвитку їх деформацій та виявити ефективні схеми армування;Підвищення стійкості ґрунтового масиву досягається за рахунок: активного впливу арматурного прошарку на напружено-деформований стан масиву ґрунту, створення сприятливих умов для роботи масиву чи окремих його частин, покращення умов взаємодії ґрунту з водою і його стійкості по відношенню до гідродинамічних впливів. З проведеного аналізу можна зробити висновки, що: більшість досліджень горизонтально армованих ґрунтів проводились стосовно зведення підпірних споруд і шляхових насипів; дослідження, проведені в аспекті підвищення несучої здатності основ фундаментів за допомогою армування виконувались в основному на невеликих моделях фундаментів і без комплексного підходу до врахування впливу всіх параметрів арматурного матеріалу на несучу здатність основи; випробування виконувались в основному на одношарових піщаних основах, в той час коли при зведені фундаментів в реальних умовах отримують двошарову основу, верхній шар якої зміцнена армуванням піщана подушка, а нижній - підстильний шар слабкого природного ґрунту; відсутні узагальнення експериментальних даних з метою встановлення оптимальних схем армування в конкретних інженерно-геологічних умовах; відомі способи оцінки стійкості споруд з армованого ґрунту в основному виходять з традиційних методів механіки ґрунтів і не враховують механічну анізотропію армоґрунту. Фізико - механічні характеристики ґрунту основи: однорідний пісок середньої крупності з коефіцієнтом неоднорідності гранулометричного складу Cu=2,7; осереднена величина показника ущільнення при виготовленні моделей складала 1,0, що відповідало величині ступеня щільності ID = 0,8; щільність ? = 1,7...1,72 г / см3; пористість n = 0,3; вологість W= 6,2 %; кут внутрішнього тертя ? = 33°, модуль деформації Е = 21 МПА. Основні параметри армованих основ, які встановлювались експериментальними випробуваннями: довжина арматурних шарів Lapm, глибина закладання першого шару hзак, максимальна кількість n і відстань між арматурними шарами hapm, щільність ґрунту ? і довжина зони ущільнення за межами армування Lущ (рис.2), просторове армування оболонками. Втрата стійкості основи проходить супроводжуючись втисненням штампу в основу.Вирішено науково-прикладну задачу підвищення міцності та зменшення деформацій слабких основ під фундаментами будівель, що полягає в обґрунтуванні раціональних конструктивних параметрів горизонтального армування одношарових та двошарових основ геоматеріалами. Дослідженнями підтверджено, що зміцнення основ геоматеріалами під фундаментами будівель є ефективним і приводить до збільшення жорсткості основи за рахунок включення в роботу сил, що виникають по контакту “ґрунт - арматурний матеріал”. Порівняльний аналіз поведінки основ з армованого і неармованого ґрунту дозволяє встановити ефект армування, розробити розрахункові схеми і призначати технологію влаштування армованих основ. Отримано залежності збільшення розподільчої здатності горизонтально армованих основ при ущільненні ґрунту, як в межах вкладання арматурних елементів, так і за їх межами. Виявлено, що при влаштуванні арматурних шарів у масиві ґрунту проходить трансформація зони деформування, нижня межа її піднімається і одночасно деформована зона витягується в плані, тобто армування сприяє включенню в роботу більшого масиву ґрунту.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Вирішено науково-прикладну задачу підвищення міцності та зменшення деформацій слабких основ під фундаментами будівель, що полягає в обґрунтуванні раціональних конструктивних параметрів горизонтального армування одношарових та двошарових основ геоматеріалами.
2. Дослідженнями підтверджено, що зміцнення основ геоматеріалами під фундаментами будівель є ефективним і приводить до збільшення жорсткості основи за рахунок включення в роботу сил, що виникають по контакту “ґрунт - арматурний матеріал”.
3. Порівняльний аналіз поведінки основ з армованого і неармованого ґрунту дозволяє встановити ефект армування, розробити розрахункові схеми і призначати технологію влаштування армованих основ.
4. Отримано залежності збільшення розподільчої здатності горизонтально армованих основ при ущільненні ґрунту, як в межах вкладання арматурних елементів, так і за їх межами. Найбільший ефект досягається при розповсюдженні зони ущільнення в боки на довжину 1,0 В (В - ширина фундаменту) від обрізу фундаменту.
5. Виявлено найбільш раціональну схему горизонтального армування основ шляхом влаштування оболонки і двох горизонтальних шарів арматурних елементів з закріпленими кінцями. Параметри армування: глибина закладання 0,25 В, вертикальна відстань між арматурними шарами (крок армування) 0,25 В, довжина арматурних елементів 2,0 В.
6. Дослідженнями встановлено, що деформації двошарових основ при раціональній схемі армування зменшуються в 1,5 - 2 рази. Модуль деформації армованих основ зростає від 2,5 до 4 раз. Тобто проходить збільшення критичного навантаження.
7. Виявлено, що при влаштуванні арматурних шарів у масиві ґрунту проходить трансформація зони деформування, нижня межа її піднімається і одночасно деформована зона витягується в плані, тобто армування сприяє включенню в роботу більшого масиву ґрунту. Значення напружень стиску під центром фундаменту знижуються в середньому на 35%, причому максимальне зниження проходить на глибині до 0,5 В. Концентрація напружень в вертикальному напрямку на глибині Н = 3,0 В при раціональній схемі армування зменшується в 1,5 - 3 рази.
8. Отримані розрахункові залежності для визначення зусиль в арматурних елементах і їх подовжень, кількості арматури в основах, а також деформаційних характеристик армованого ґрунту на основі рішень теорії пружності про напружений стан анізотропної, в механічному відношенні, напівплощини.
9. Запропонований спосіб розрахунку осадок з використанням класичних методів дозволяє з достатньою достовірністю визначати деформації двошарових армованих основ, так як враховується анізотропія армоґрунтів і параметри армування. Середнє значення похибки при співставленні розрахункових значень осадок і осадок, отриманих при напівнатурних випробуваннях фундаменту на армованій основі, складає 5 %.
10. По результатам досліджень роботи армованих основ розроблений проект “Рекомендацій по армуванню основ стрічкових фундаментів ”, схвалений та прийнятий до впровадження Вінницьким проектно-вишукувальним інститутом “Вінницяагропроект”
Виконано обґрунтування очікуваного економічного ефекту при зміцнені основ під фундаментами будівель за допомогою горизонтальних арматурних елементів. Ефект складає 10,5 грн. на 1м3 фундаменту. Це досягається за рахунок зменшення розмірів підошви фундаменту при збережені необхідної несучої здатності.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В ТАКИХ РОБОТАХ
1. Друкований М.Ф., Корчевський Б.Б. Розрахунок армованих підвалин // Вісник ВПІ. - 2001. - № 3. - с.26 - 33. (Аналіз методів розрахунку та пропозиції щодо розрахунку армованих основ).
2. Друкований М.Ф., Дудар І.Н., Корчевський Б.Б., Ковальський Р.К. Фактори, що впливають на ефективність армування ґрунту // Вісник ВПІ. - 2001. - № 5. - с.22 - 27.(Обробка і аналіз досліджень).
3. Друкований М.Ф., Корчевський Б.Б. Технології влаштування фундаментів на ґрунтах, армованих скловолокнистими сітками // Нові технології в будівництві. - 2001. - № 1. - с. 68-69. (Теоретичні дослідження).
4. Друкований М.Ф., Корчевський Б.Б., Шокарев В.С. Теоретичні аспекти та проблеми армування підвалин в будівництві // Будівельні конструкції №53.Книга 2 - К.: НДІБК - 2000, С.100-107.(Аналіз літературних джерел, ідея і формування основних задач дослідження).
5. Друкований М.Ф., Корчевський Б.Б. Зміцнення ґрунтових підвалин армуючими подушками з скловолокнистих сіток. Результати лабораторних випробувань // Будівельні конструкції №53. Книга 2 - К.: НДІБК - 2000, С.94-99.(Розробка методики і виконання експериментальних досліджень, аналіз результатів).
6. Друкований М.Ф., Корчевський Б.Б. Напівнатурні випробування фундаменту на армованій основі // Будівельні конструкції №55. - К.: НДІБК - 2001, С.32-35. (Збір і обробка результатів досліджень).
7. Корчевський Б.Б. Експериментальне дослідження армованих ґрунтів. Встановлення оптимальної зони ущільнення // Тези доп. Республіканської н-т конференції “Індивідуальний житловий будинок” - Вінниця 2001. С.84-86.