Введение к работе
Актуальность темы. На возведение подземных частей зданий затрачиваются значительные материальные и трудовые ресурсы. Стоимость фундаментов, включая работы по подготовке оснований, составляет от 5 до 25 % общей стоимости строительства промышленных и гражданских зданий, а трудоемкость их возведения - около 12% всех затрат труда. Одним из возможных путей снижения материальных и трудовых затрат при выполнении работ нулевого цикла является совершенствование как методов расчета, так и конструкций фундаментов мелкого заложения - наиболее распространенных в' гражданском и промышленном строительстве.
В последние годы при строительстве малоэтажных зданий применяются мелкозаглубленные ленточные фундаменты в выштампованных или вытрамбованных траншеях (ЛФВТ). По удельной несущей способности такие фундаменты в 2-4 раза эффективнее традиционных ленточных и столбчатых фундаментов на неуплотненных грунтах. Они позволяют уменьшить объем земляных работ, практически исключить опалубочные работы, снизить расход бетона и арматуры.
Эффективность таких фундаментов обусловлена тем, что при вытрамбовывании или выштамповывании в основании фундамента формируется уплотненная зона с повышенными физико-механическими характеристиками грунтов.
Широкое использование в строительстве фундаментов в выштампованных траншеях сдерживается вследствие недостаточной изученности особенностей формирования зон уплотнения грунта, условий передачи нагрузки фундаментом на грунтовое основание и отсутствия методики расчета фундаментов в выштампованных траншеях по несущей способности и деформациям с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунта.
Целью работы является изучение закономерностей формирования уплотненных зон в основании ленточных фундаментов в выштампованных траншеях и разработка на основе экспериментально-теоретических исследований инженерного метода расчета оснований таких фундаментов по несущей
способности и деформациям с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунта.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
выполнить экспериментальные исследования зон уплотнения и деформации грунта вокруг фундамента в выштампованной траншее в полевых и лабораторных условиях;
произвести экспериментальные исследования формы уплотненного грунтового ядра под нижним сечением фундамента в выштампованной траншее при его погружении и загрузке статической нагрузкой;
исследовать закономерности изменения физико-механических свойств пылевато-глинистых грунтов в зонах уплотнения;
разработать аналитический метод расчета оснований ленточных фундаментов в выштампованных траншеях по несущей способности и деформациям с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунтов;
разработать метод оценки несущей способности фундаментов в выштампованных траншеях на основе приближенного физического моделирования по результатам испытаний их моделей;
выполнить сравнение результатов расчета фундаментов в выштампованных траншеях по предложенным методам с данными, полученными на основе статических испытаний фундаментов.
Научная новизна работы заключается в том, что проведены комплексные экспериментально-теоретические исследования совместной работы ленточных фундаментов в выштампованных траншеях с грунтом основания, которые позволили разработать достаточно обоснованный аналитический метод расчета оснований ленточных фундаментов в выштампованных траншеях по несущей способности и деформациям с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунта, а также предложить метод оценки несущей способности таких фундаментов на основе приближенного физического моделирования по результатам испытаний их моделей.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный аналитический метод расчета оснований
ленточных фундаментов в выштампованных траншеях по несущей способности и деформациям с использованием исходных ( до уплотнения ) прочностных и деформационных характеристик грунта, позволяет строить расчетные графики "осадка нагрузка", эквивалентные зависимостям, получаемым при статических испытаниях фундаментов.
Установленная аналитическая зависимость между несущими способностями модели и натурного фундамента в выштампованной траншее позволяет на стадии проектирования прогнозировать работу таких фундаментов с достаточной для практических расчетов степенью точности.
Полученные результаты экспериментальных исследований являются основой для дальнейших теоретических разработок и практического применения ЛФВТ в строительстве.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований использованы при строительстве ряда объектов в Саратовской области с общим экономическим эффектом более 12 тыс. рублей в ценах 1984 г. Методика расчета оснований ЛФВТ по деформациям используется при вариантном проектировании фундаментов малоэтажных зданий в институте "Сельинвестпроект"
Основные положения работы используются в курсовом и дипломном проектировании и научно-исследовательской работе студентов по специальности 2903 в Саратовском государственном техническом университете.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета (Саратов, 1989-1996), на зональной научно-технической конференции "Пути снижения материалоемкости и стоимости в строительстве и при реконструкции зданий" (Пенза, 1990), на Республиканской научно-технической конференции "Эффективные фундаменты, сооружаемые без выемки грунта "(Полтава, 1991), на III и IV Международных конференциях по проблемам свайного фундаментостроения ( Минск, 1992 и Саратов, 1994 ), на II Украинской научно-технической конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Полтава, 1995).
Публикации. По результатам выполненных исследований
опубликовано 8 работ.
На защиту выносятся:
-
Результаты экспериментальных исследований закономерностей формирования зон уплотнения грунта в основании фундаментов в выштампованных траншеях.
-
Инженерный метод расчета оснований ленточных фундаментов в выштампованных траншеях по несущей способности и деформациям с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунта.
-
Метод оценки несущей способности фундаментов в выштампованных траншеях на основе приближенного физического моделирования по результатам испытаний их моделей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Общий объем текста 228 страниц,' в том числе 32 рисунка, 17 таблиц, список литературы из 126 наименований.