Введение к работе
Актуальность темы. Причиной интенсивного развития строительства армогрунтовых конструкций является их высокая экономичность как по материалам, так и по трудозатратам, возможность решать инженерные задачи нетрадиционными методами, обеспечивающими высокую экологическую чистоту проекта. Развитие городов ведет к необходимости првыщения этажности зданий и сооружений и к увеличению нагрузок на грунты основания. При этом грунты, ранее удовлетворительные цо строительным качествам, могут относиться к слабым. Освоение новых территорий при расширении городской застройки входит в противоречие с сохранением сельскохозяйственных земель, поэтому отррители вынуждены использовать площадки, считавшиеся ранее непригодными для возведения сооружений. При решении этих проблем, особую важность приобретают методы создания экономичных армогрунтовых подушек и массивов с максимальном сохранением природных овойс.тв слабых грунтов, подстилающих искусстлснно улучшенное основание, Экономический аффект монет быть достигнут при этом 'за счет применения местных песчаных или глинистых грунтов со' овя.зующиїм добавками, например, цемента и фиброарматуры, т.е. созданием прочного композитного материала.--
Современная струйная технология "расширила'возможности строителей л проектировщиков при решении задач реконструкции и усиления оснований существующих зданий, хотя устройство подушек и массивов из цементного камня чрезвычайно дорого, однако при снижении стоимости материалов эту технологию ноено применять дане при строительстве на вновь осваиваемых территориях.
В соответствии с вышесказанным, может быть рассмотрена идея создания смеси грунта, цемента и фибры, обладающей достаточно высокой прочностью; эта смесь (композит) позволяет при использоза-
ний струйной технологии производить усиление существующих фундаментов и создание фибро-грунтовых подушек и массивов при строительстве на слабих грунтах.
Цель диссертации - усовершенствовать, повысить экономичность и улучшить качество материалов фундаментов, изготавливаемых по струйной технологии, изменив их механические свойства и снизив их стоимость.
Для достижения поставленной цели было необходимо:
I) подобрать составы композиционного материала, способные работать на сжатие и изгиб;
Z) разработать конструкции фундаментов и оснований с повышенной несущей способностью из композиционного материала, изготавливаемые с помощью струйной технологии;
3^ провести лотковые испытания предложенных конструкций фундаментов и дать методику их инженерного расчета МКЭ.
Задачи исследования:
I) определить эмпирическим способом состав смеси, используемой при изготовлении фундаментов по струйной технологии, уменьшив количество цемента и используя местные, материалы (глину, песок), отходы производства синтетических волокон;
Z) провести лабораторные испытания показателей механических характеристик смесей предложенного состава;
3) выполнить математическое моделирование на ЭВМ методом конечных элементов и сопоставить их с результатами лотковых испытании предлагаемой конструкции фундамента;
і) на основании исследований разработать и предложить новые конструкции фундаментов, изготавливаемых как с помощью струйной технолог;:!:, так и без нее.
Научная новизна работы состоит в следующем:
установлено, что наиболее перспективный является армирозание грунтов не отдельными элементами, которые формируют анизотропные свойства, а фиброй (волокнами), обеспечивающими изотропные характеристики материала и возможность применения современной струйной технологии;
доказана эффективность использования смеси из песка, глины, цемента и фибры, при которых обеспечивается решение инженерных задач, когда улучшенное основание может по прочности выполнять функцию фундамента;
определено проведением лотковых испытании моделей (оснований) фундаментов новой.конструкции из материалов, выполненных по разработанной технологии, что их несущая способность в 3,5 ... 4,0 раза превышает традиционные фундаменты мелкого заложения;
установлено при испытании моделей фундаментов распределении деформаций по глубине снимаемой толщи грунта основания;
разработана методика прогноза развития напрякенно-деформи-рованного состояния грунта в основании предложенной конструкции фундамента, выполненного из фиброармированной цементно-грун'товой смеси.
На защиту выносится:'
эмпирический подбор состава фиброармированного грунта;
новый тип фундамента (основания) из фиброгрунта, который может изготавливаться по струйной технологии;
математическое моделирование' на ЭВМ напряженно-деформируемого состояния основания предлагаемого двухъярусного фундамента;
конструкции оснований и фундаментов, выполняемых с сохранением природного сложения грунта по струйной технологии, так и в открытых котлованах.
~ 4 ~
Практичеокая ценность и реализация работ.
Результаты натурных и математических исследований состоят в том* что эмпирически определен состав фиброармированйя цементно-грунтовой смеси» позволяющей для ее изготовления частично использовать местные материалы (песок или глинистые грунты);
разработана конструкция фундамента (основания), состоящего из двух плит* одна из которых (нижняя - основание) выполнена по струйной технологии и расположена на глубине, в массиве слабого грунта* а другая - как фундамент мелкого залокенйя, обе плиты работают совместно, т»к. соединены грунто-цементными сваями, изготовленными по японской їєхнологии и армированными фиброй. Такое инженерное решение позволяет значительно повысить несущую способность фундаментов на слабых грунтах;
предложена программа расчета разработанной конструкции фундаментов методом МКЭ в упругопластической постановке;
разработаны конструкции улучшенных оснований и фундаментов, изготовляемых по струйной технологии;
экономический эффект от внедрения может достигаться за счет экономии цемента, применения местных материалов и уменьшения транспортных расходов.
Апробация. Основные їіолйкенйя диссертации о*ьшй долокены на Симпозиуме По проШемам'реконструкций Санкї-Петербурга (Сб.10.92) на 50-й научной конференции ї -СПбЙСй <02.G2.2) й получено положительное реяен'иб -на паїент фйброармироваййя *рунта.
ПубЛикШіЙч С-снЪвйые Шюйёнйя -дйсо-ерїйцйи йзлоаены в двух работах» находящихся 4 51643..
Сбье:: работп. Диссертация состоит из введения, четырех глав »'',:о;;ог и приложении. Списэк литоратурк состоит из 100 наименова
ний. Общий объем работы составляет 135 страниц, в'том числе 67 страниц машинописного текста, 62 рисунков, 3 таблиц, 35 страниц приложений.