Исследование влияния геометрических параметров фундаментов в вытрамбованных котлованах на их несущую способность и методика её расчета тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Кунанбаева, Яйрахан Бекайдаровна

• Кунанбаева, Яйрахан Бекайдаровна
• кандидат наук
• 1992

Оглавление диссертации кандидат наук Кунанбаева, Яйрахан Бекайдаровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДШИЕ

АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ

ШЩАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ И

МЕТОДОВ ИХ РАСЧЁТА

1.1. Экспериментальные исследования работы фундаментов в вытрамбованных котлованах

1.2. Методы расчёта фуццаментов в уплотненном

грунте

1.2.1. Пирамидальные сваи

1.2.2. Набивные сваи в выштампованном основании

1.2.3. Фуедамвнтй в вытрамбованных котлованах . 17 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ 4ССВД0ВАНИЯ РАБОТЫ ФУНДАМЕНТОВ

В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ НА МОДЕЛЯХ

2.1. Цель и объём экспериментальных исследований

2.2. Методика проведения экспериментальных исследований

2.3. Инженерно-геологические условия опытной площадки

2.4. Исследование динамических параметров вытрамбовывания котлованов

2.5. Исследование уплотненной зоны

2.6. Исследование работы моделей фундаментов на действие вертикальной статической нагрузки

2.7. Анализ экспериментальных исследований работы фувдаментов в вытрамбованных котлованах на

ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ

КОТЛОВАНАХ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

3.1. Математическое планирование экспериментов

3.2. Конструкции натурных фундаментов

3.3. Инженерно-геологические условия опытных площадок

3.4. Изучение формирования уплотненной зоны в основании котлованов

3.5. Изучение работы фундаментов на действие вертикальной нагрузки

3.6. Анализ результатов экспериментальных исследований работы фундаментов в вытрамбованных котлованах

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ШУЦЦАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ

КОТЛОВАНАХ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

4.1. Особенности работы фундаментов в вытрамбованных котлованах

4.2. Расчётные схемы передачи нагрузки фундаментами

на грунты основания

4.3. Рекомендации по расчёту фундаментов в вытрамбованных котлованах по предельным деформациям

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ X

ПРИЛОЖЕНИЕ

160

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния геометрических параметров фундаментов в вытрамбованных котлованах на их несущую способность и методика её расчета»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последние годы большое внимание уделяется вопросам повышения эффективности использования капитальных вложений, экономного расходования материально-технических средств и повышения качества строительства. Решение этих задач неразрывно связано с совершенствованием конструкций фундаментов и методов подготовки оснований.

В грунтовых условиях I типа по просадочности широкое распространение получили фундаменты в вытрамбованных котлованах. Эффективность применения таких фундаментов обусловлена тем, что в процессе устройства котлована и втрамбовывания в его дно щебня формируется основание с повышенными физико-механическими характеристиками грунтов.

Одновременное сочетание уплотнения грунта и устройства котлована позволяет снизить расход цемента на 100 кг, арматуры - на 25 кг, трудозатрат - на 1,1 чел.-дн., уменьшить объём земляных работ в 2 раза, исключить опалубочные работы и сократить сроки выполнения нулевого цикла в 1,5 - 2 раза.

Однако широкое использование фундаментов в вытрамбованных котлованах в строительстве сдерживается из-за недостаточной изученности вопроса формирования уплотненной зоны под подошвой фундамента ж условий прредачи нагрузки фундаментами с разными геометрическими параметрами на грунтовое основание, а также отсутствие методики расчета с учетом этого фактора.

Целью диопа-ртяттиочной работы является разработка методики расчета нееущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах без уширения и с уширенным основанием по предельным деформациям, а также исследование некоторых закономерностей, связанных

с формированием уплотненной зоны в основании котлованов. В соответствии с указанной целью диссертации были поставлены следующие задачи:

- исследование динамических параметров при вытрамбовывании котлованов и устройстве уширенного основания;

- изучение формирования уплотненной зоны в основании котлованов, изготовленных трамбовками с разными геометрическими параметрами, а также при устройстве уширенного основания из щебня различного объёма;

- установление оптимальной формы трамбовки, обеспечивающей высокую удельную несущую способность фундаментов в региональных грунтовых условиях;

- исследование условий передачи нагрузки фундаментами различных типов при действии вертикальной статической нагрузки;

- разработка методики расчета.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- расширены существующие представления о процессах пластического деформирования оснований, сложенных лессовыми грунтами, при вытрамбовывании котлованов;

- сформулированы новые принципы для определения оптимальных размеров фундаментов в вытрамбованных котлованах;

- показана лривалирующая роль геометрических размеров трамбующего рабочего органа на формирование зоны интенсивного уплотнения основания;

- обоснована схематизация процесса уплотнения для развития метода расчета деформации фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- получен обширный экспериментальный материал, достаточный

для обоснования закономерностей формирования уплотнения в основании вытрамбованного котлована;

- обоснован инженерный метод расчета фундаментов в вытрамбованных котлованах;

- даны рекомендации по проектированию фундаментов в вытрамбованных котлованах;

- полученные результаты экспериментальных исследований являются основой для дальнейшего развития теоретических разработок и практического применения фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Внедрение результатов работы осуществлено на ряде объектов в г, Чимкенте, что позволило в период с 1984 по 1991 гг. получить экономический эффект 289 тыс. рублей.

Агфобяттия: работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Республиканском совещании "Подготовка оснований и устройство фундаментов на просадочных грунтах и в сейсмических районах", г.Чимкент, 1985, на республиканском совещании "Устройство оснований и фундаментов в региональных грунтовых условиях Казахстана", г.Алма-ата, 1989, на Всесоюзной научно-практической конференции "Лессовые просадочные грунты как основания зданий и сооружений", г.Барнаул, 1990, на Республиканской научно-технической конференции "Эффективные фундаменты, сооружаемые без выемки грунта", г.Полтава, 1991, на Республиканской научно-практической конференции "Проблемы строительства на просадочных грунтах Южного Казахстана", г.Чимкент, 1991.

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 6 работ.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений.

Диссертационная работа выполнялась! на кафедре "Механика грун-

тов, основания и фундаменты" Ордена Трудового Красного Знамени МИСЙ им. В. В. Еуйбышева под руководством проф. Дорошкевич Н.М. . Крупномасштабные полевые экспериментальные исследования выполнялись на полигоне КазХТЙ в г.Чимкенте.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю проф. Дорошкевич Н.М. и всему коллективу кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов за постоянное внимание и помощь при работе над диссертацией.

Автор благодарит к.т.н. Югая O.K. за оказанйе практической помощи при проведении экспериментальных исследований и внедрении научных результатов.

Автор искренне признателен заведующему лабораторией Центрального научно-исследовательского института транспортного строительства к.т.н. Сальникову Б.А. за неоценимую научную помощь, оказанную при работе над диссертацией.

I. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛВДОВАНИЙ РАБОТЫ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА

I.I. Экспериментальные исследования работы фундаментов в вытрамбованных котлованах

Впервые вытрамбовывание котлованов как составная часть устройства фундаментов было исследовано в 60-х годах при изучении работы свай, усиленных оголовками /99/. Результаты статических испытаний таких свай показали, что значительную часть нагрузки воспринимает уширенная верхняя часть, в дальнейшем получившая название фундаментов в вытрамбованных котлованах.

До 70-х годов метод устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах применялся преимущественно при строительстве сельскохозяйственных зданий с небольшими нагрузками на фундаменты, возводимых на просадочных грунтах.

Широкому внедрению фундаментов в вытрамбованных котлованах в практику фундаментостроения способствовали работы Авазова P.P., Багдаеарова Ю.А., Власова Ю.В., Джумаева K.M., К^утова В.И., Рабиновича И. Г., Рафальзука В.Л., Сальникова Б.А., Стародворско-го В.В. и других /1,2,3,4,8,10,12,13,14,16,17,18,21,31,47,49,51, 52,53,54,55,57,58,61,63,72,75,76,79,81,83,84,85,86,88,93,96,97/. На основе проведенных экспериментальных исследований работы фундаментов были установлены некоторые закономерности изменения несущей способности от формы трамбовок, размеров уплотненной зоны, грунтовых условий.

Изучению вопроса влияния на несущую способность фундаментов в вытрамбованных котлованах формы трамбовки уделено внимание в

работах Рафальзука В.Л. /80/, Стародворского В.В. /93/, Шилибеко-ва С.К. /100/.

Испытания, проведенные в супесях в г.Тольятти Рафальзу-ком В.Л., показали, что на несущую способность фундаментов влияет глубина вытрамбовывания котлованов. Так, изменение глубины вытрамбовывания котлованов с 1,5 до 2,5 м привело к повышению несущей способности фундаментов в 1,4 раза.

Стародворекий В.В. на основе результатов экспериментальных исследований работы фундаментов в вытрамбованных котлованах, изготовленных трамбовками с постоянным углом наклона боковых граней и с переменным, а также с уширенной верхней частью, установил, что при одинаковом объеме фундамента форма и площадь боковой поверхности не оказывают влияние на его несущую способность.

Исследования особенностей работы фундаментов в вытрамбованных котлованах различной формы в плане /квадратной, шестигранной, круглой и квадратно-ступенчатой/ на вертикальные статические нагрузки, проведенные Шилибековым С.К., показали, что оптимальной формой фундамента является квадратная.

В работах Рафальзука В.Л., Стародворского В.В., Шилибеко-ва С.К., как и в исследованиях других авторов /3,7,13,17,18,33, 50,51,54,56,57,77,78/, изучалась работа фундаментов в вытрамбованных котлованах, угол наклона которых изменялся в небольшом диапозоне от 2 до 6°. Причем несущая способность фундаментов в основном определялась грунтовыми условиями опытных площадок и наличия уширенного основания. Таким образом, результаты, полученные разными авторами, не дают полной картины характера влияния на несущую способность фундаментов в вытрамбованных котлованах формы, размеров трамбовок и требуют дополнительного исследования.

Изучение размеров и формы уплотненной зоны проводилось на ря-

де площадок в Новосибирске, Тольятти, Кишиневе и других городах /3,4,18,22,31,33,45,51,56,57,80,88,93,100/. Для этого после вытрамбовывания котлована по его центру проходили шурф. Затем по сетке через 20-25 см отбирали образцы грунта для определения плотности в сухом состоянии.

Было установлено, что форма и размеры уплотненной зоны определяются в основном формой и размерами трамбовок, глубиной вытрамбовывания котлована, объемом и видом втрамбованного жесткого материала. При вытрамбовывании котлована трамбовкой с плоской подошвой, уплотненная зона по форме близка к эллипсоиду вращения. При применении трамбовок с заострением происходило расклинивание грунта, вследствие чего размеры уплотненной зоны увеличивались в стороны.

Втрамбовывание жесткого материала в дно котлована приводило к увеличению размеров уплотненной зоны. Форма и размеры уши-рений определялись теми же факторами, что и уплотненной зоны, и могли изменяться от седлообразной формы при применении в плотных суглинках до формы в виде эллипсоида вращения в суглинках средней плотности /49/.

Изучением формы, размеров уширений в зависимости от количества втрамбованного материала занимались Авазов P.P. /I/, Ра-фальзук B.I. /80/, Стародворский В.В. /93/ и другие. Экспериментальными исследованиями было установлено, что с увеличением объема втрамбованного материала в основание котлована несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах повышается в 1,5-3 раза за счет изменения размеров уширения и уплотненной зоны.

Некоторые исследователи в своих работах занимались изучением характера влияния на несущую способность фундаментов в вы-

трамбованных котлованах вида и фракции жесткого материала. По данным Рафальзука В.Л. следует, что применение щебня крупностью 20-40 мм по сравнению с гравием и щебнем фракции 5-20 и 40-80 мм способствует возникновению расклинивающего эффекта в большей степени, вследствие чего размеры уширения увеличиваются на 615 %. Однако, из анализа выполненных исследований по созданию уширений в основании вытрамбованных котлованов Джумаевым K.M. /31/ следует, что размеры уширений не зависят от крупности щебня и имеют практически одинаковые значения при равных количествах втрамбованного материала. Очевидно, этот вопрос требует дополнительного экспериментального исследования с целью установления характера изменения размеров уширения, уплотненной зоны и несущей способности фундаментов при втрамбовывании в дно котлована различных видов материала.

Анализ экспериментальных исследований, проведенных разными авторами /1,4,17,18,48,49,55,57,75,76,80,87/, показывает, что несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах во многом определяется видом грунтов.

Изучение работы фундаментов на просадочных, в глинистых во-донасыщенных и песчаных грунтах позволило установить, что вертикальную нагрузку на фундаменты в вытрамбованных котлованах, в отличие от свайного фундамента, не удается довести до "срыва". В начальный момент нагрузка воспринимается уплотненной зоной в основании фундамента, затем в работу вовлекается неуплотненный подстилающий грунт. При этом образуются пластические зоны деформации под подошвой фундамента или под уширением в случав втрамбовывания в основание жесткого материала, в связи с чем скорость нарастания осадки по мере роста вертикальной нагрузки увеличивается.

Исследования работы фундаментов в вытрамбованных котлованах,

проведенные на площадках» сложенных озерно-ледниковыми суглинками, в г.Кожине Ленинградской области, показали, что уплотненная зона не имела четко выраженной формы, вследствие чего несущая способность фундаментов была* снижена /49/. дг* Аналогичные результаты были получены и при испытании фунда-

ментов в вытрамбованных котлованах на песчаных грунтах /49/. Кривые зависимости осадки от нагрузки имели практически линейный характер. Отсутствие полого участка при первых ступенях нагрузки говорило об отсутствии уплотненного грунтового ядра в основании фундаментов. Но тем не менее несущая способность фундаментов в таких грунтах была высока.

1.2. Методы расчета фундаментов в уплотненном грунте

В настоящее время существует целый ряд методов расчета фундаментов в уплотненном грунте. Разные авторы при определении несущей способности фундаментов исходят из различных предпосылок, допущений и расчетных схем. Ввиду того, что фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются сравнительно недавно, целесообразно рассмотреть в общих чертах некоторые методы расчета пира. мидальных свай и набивных свай в выштампованном основании, рабо-^ та которых под нагрузкой, как установлено некоторыми исследовате-

X

лями, сопоставима с работой фундаментов в вытрамбованных котлованах.

1.2.1. Пирамидальные сваи

Расчетная схема пирамидальной сваи впервые была предложена Дмоховским В.К. /34/. Согласно его схеме сопротивление фундамен-

та при действии вертикальной нагрузки состоит из трёх слагаемых: сопротивления грунта основания по острию; сопротивления грунта по боковой поверхности и давления грунта, нормального к боковой поверхности. Введение последнего слагаемого, в отличие ** от забивных призматических свай, обусловлено коничностью пирамидальных свай. В настоящее время целая группа расчетов основана на этой схеме, включая также фундаментов в вытрамбованных котлованах глубокого заложения. Этой расчетной схемы пирамидальных свай и рекомендует придерживаться СНиП 2.02.03 -85 /90/.

Лапшин Ф.К., Исаев A.M. /59/ определяют несущую способность пирамидальной сваи на основании использования зависимости Кулона по формуле

Ä/= FcoscC[P<?(tyoC +с], (I.I)

*

где f - площадь боковой поверхности сваи; - угол наклона боковых граней сваи;

Р<г - давление обжатия грунта; ¥> - усол внутреннего трения грунта; о - сцепление грунта.

Аналогичный подход к определению несущей способности пирамидальных свай содержится в работе Головачева A.C., Хазина В.И. /23/. Особенностью расчетной схемы является то, что не учитывается работа острия сваи ввиду её малой величины.

Зоценко И.Л., Ландарь A.M. /41/ предлагают определять нагрузку на сваю на основе теории предельного равновесия по формуле

Рпр = dU/t.J'o + ßv}>oHKl 1- с „с л?) , (1.2)

где , 8Г | С и - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего

трения грунта;

, - коэффициенты, зависящие от угла наклона боко-

вых граней сваи.

Область применения данной расчетной схемы ограничена короткими сваями с утлом наклона боковых граней «О6°.

К другой группе методов расчета пирамидальных свай относятся методы, основанные на использовании расчетного давления грунта основания, определяемого по СНиП 11-15-74 /89/. Так, РСН 26282 /44/ рекомеадует определять несущую способность по формуле

Ф=т/?ГУ , (1.3)

где т - коэффициент условий работы;

Я - расчетное сопротивление уплотненного грунта основания;

Ру - площадь уплотненной зоны в уровне острия сваи.

Голубков В.Н. /24/ считает, что несущая способность пирамидальных свай складывается из действия касательных и нормальных сил на боковой поверхности, уравновешивающих вертикальную нагрузку на сваю. Значение касательной силы определяется по данным экспериментов в зависимости от удельного веса уплотненного грунта в сухом состоянии. Нормальная сила представляется произведением касательной силы на тангенс угла наклона боковых граней сваи. В этой расчетной схеме, как и в /23/, не учитывается работа острия сваи.

1.2.2. Набивные сваи в выштамлованном основании

Вопросу определения несущей способности набивных свай в вы-

штампованном основании посвятили свои работы Готман А.Л. /28/, Ткачев A.A. /96/, Шахирев В. Б. /43/ и другие.

Готман А.Л. для определения несущей способности сваи в вы-штампованном основании предлагает расчетную схему в виде жесткого стержня пирамидальной формы, сопротивление которого при действии вертикальной нагрузки складывается их трех слагаемых: реактивного сопротивления грунта трению по боковой поверхности;

а

нормального сопротивления, напр&ленного перпендикулярно к боковой поверхнсоти сваи; сопротивления грунта под нижним концом сваи. Формула определения несущей способности сваи имеет следующий вид

<t> = AMFM + , (1.4)

где Rh - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

Fh - площадь сечения нижнего конца сваи; ¿¿о - периметр сечения сваи в уровне поверхности грунта; - реактивное сопротивление грунта трению по боковой поверхности;

§ - величина наклона боковой грани сваи к вертикали; flRlßR - нормальное сопротивление грунта, направленное перпендикулярно к боковой поверхности.

Автор предлагает значения сопротивления трению по боковой поверхности и нормального сопротивления, направленного перпендикулярно к боковой поверхности, определять по данным зондирования или по таблицам обобщенных данных для определенного региона.

Ткачев A.A. предлагает определять несущую способность набивной сваи в выштампованном основании с учетом разрыхления грунта,

вызванного извлечением штампа из грунта после забивки, по эмпирической формуле

(1.5)

где Р3 - площадь сечения острия штампа;

Йъ - лобовое сопротивление под острием модельного штампа, зависящее от удельного сопротивления пенетрации грунта, коэффициента пористости грунта, степени влажности грунта, глубины погружения штампа;

ч>г - коэффициент, учитывающий влияние угла конусности острия;

т - коэффициент разрыхления;

/о-2 - коэффициент, учитывающий долю от общей нагрузки, приходящуюся на ствол штампа.

Применимость данной методики определения несущей способности сваи в выштампованном основании затруднена, так как для её использования необходимо обязательное испытание модельного штампа, что является не всегда выполнимой задачей.

Несущая способность набивных свай в выштампованном основании по Шахиреву В.Б. определяется как для забивных пирамидальных свай /59,90/. При этом дополнительное давление бокового отпора грунта определяется по формуле

- & ЛЪ , (1,6)

где Яг - расчетное сопротивление с -го участка грунта, принимаемое по таблице;

а Рс - площадь горизонтальной проекции боковых граней сваи на

6-том участке.

Расчетные сопротивления грунта устанавливаются экспериментальным путем. Автором получены их значения только для грунтовых условий Белорусской ССР.

В работе /19,43/, как и в РСН 262-82 /44/, пирамидальная свая в выштампованном основании рассматривается как условный фундамент мелкого заложения на естественном основании. Радиус условного фундамента принимается равным радиусу уплотненной зоны грунта, определяемого из условия, что уплотненная зона ниже уровня подошвы фундамента имеет полусферическое основание.

1.2.3. Фундаменты в вытрамбованных котлованах

Фундаменты в вытрамбованных котлованах имеют одинаковую геометрическую форму с забивными пирамидальными и набивными в выштампованном основании сваями, но условия их работы в грунтах разные, что обусловливает некоторое различие в расчетных схемах и методиках определения несущей способности.

В настоящее время предложено несколько методов расчета фундаментов в вытрамбованных котлованах. Один из них дается в работе /52/. Несущая способность фундамента для случая полного замачивания лессовых грунтов основания определяется как наименьшая из двух величин, первая из которых вычисляется исходя из прочностных характеристик уплотненного грунта в водонасыщенном состоянии по СНиП II-Б.1-62 /91/, вторая - давления на подстилающий уплетенную зону грунт естественного сложения (рис. I.I).

Для фундамента в вытрамбованном котловане с уширенным основанием Багдасаров Ю.А. /6/ предлагает выполнять расчет по первому предельному состоянию - по несущей способности грунтов основания, которая определяется как наименьшая из значений несущей спо-

собности жёсткого материала, образующего уширенное основание и воспринимающего нагрузку от подошвы фувдамента (рис. 1.2,а); грунта уплотненной зоны, на который передается нагрузка от уши-рения (рис. 1.2,6); грунта природного сложения, воспринимающего нагрузку от уплотненного грунта (рис. 1.2,в).

Данные расчетные схемы фундаментов в вытрамбованных котлованах нашли отражение в "Руководстве по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах" /82/.

Принципиально новый подход к определению несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах имеется в работе Ава-зова P.P. /I/. Расчет фундаментов производится по первому предельному состоянию. При этом несущая способность фундамента, также как и свайных, складывается из предельного сопротивления грунтов основания по подошве и предельного- сопротивления грунтов по боковой поверхности фундамента

Ф = Фн + Ф<? . (1.7)

Предельное сопротивление грунтов основания под подошвой фундамента определяется по решению осесимметричной задачи предельного равновесия среды под цилиндрическим штампом, полученным Березанцевым В.Г. /9/, и имеет вид

Фн = ¿Tr'V/U// г + + Сл с/ср) , (1.8)

- коэффициенты, зависящие от средневзвешенного значения угла внутреннего трения;

- пригрузка на уровне подошвы;

где , , С ^

г-

с?

\ 1 [ V

\ в /

1

13Е~~Е

1 ) 1 со

1 1 1 ¡"Ы.1 1 ЬУГП^.

Рис. 1.1. Расчётная схема передачи нагрузки

фундаментом в вытрамбованном котловане на основание по /52/

м-

швя*

Рис. 1.2. Расчётная схема взаимодействия фундамента в вытрамбованном котловане с уширенным основанием с окружающим грунтом по Вагдасарову Ю.А.

* - радиус описанной окружности в нижней части фундамента.

Предельное сопротивление грунтов по боковой поверхности определяется по формуле

% •ЯЛ.АС^^, + О,') , (1.9)

где 0О - диаметр описанной окружности фундамента в верхней части;

/> - глубина заложения фундамента;

¿Л - коэффициент бокового расширения грунта.

Формула (1.9) учитывает сцепление и боковое давление грунта на фундамент.

Недостатком данной расчетной схемы является применение решения задачи предельного равновесия, полученным Березанцевым В.Г. для фундаментов неглубокого заложения на однородном основании, которое вносит некоторую неточность.

Жуков Н.В., Головачева Л.В. /38/ считают, что несущая способность забивных фундаментных блоков на вертикальную нагрузку, как и фундаментов в вытрамбованных котлованах, с соответствующими коэффициентами условий работы складывается из нагрузки, воспринимаемой боковой поверхностью и подошвой фундамента (рис. 1.3).

Несущая способность фундамента по подошве определяется как для короткой сваи по формуле

Р» = , (1.10)

где Я - расчетное сопротивление уплотненного грунта под подошвой, назначаемое на основании обобщенных данных экспе-

риментальных исследований;

Fn - площадь подошвы забивного блока.

Нагрузка, воспринимаемая боковой поверхностью фундамента, как и в расчетной схеме Лапшина Ф.К., Исаева A.M. /59/, Головачева A.C., Хазина В.И. /23/ и других, складывается из касательного и нормального давлений грунта на наклонные грани. Для определения касательного давления грунта авторы используют зависимость Кулона

где 4>у, - угол внутреннего трения и сцепление уплотненного

Нормальное давление грунта на грани определяют на основе теории предельного равновесия, что ограничивает область применения этого метода для расчета фундаментов в вытрамбованных котлованах неглубокого заложения.

Особый интерес представляет расчет фундаментов с учетом нелинейных свойств грунтов, нашедший отражение в работах /11,15, 20,30,35,37,39,40,46,62,64,67,69,74/ и других.

Потапов С.Н. /74/ предлагает определять несущую способность короткой набивной сваи с вытрамбованной уширенной пятой по формуле

Т - V ty + су F

(I.II)

грунта; Р - площадь одной грани.

Ф « Ps.n. *

п ,

(I.12)

где - нагрузка, воспринимаемая боковой поверхностью сваи;

Фп - нагрузка, воспринимаемая пятой сваи.

Несущая способность сваи по боковой поверхности определяется по формуле

л

- и 2 ¿V Л' ,

(1.13)

где и - периметр ствола сваи;

- высота отдельных участков ствола сваи;

4-1 - среднее сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в пределах ¿' -го участка.

Значение несущей способности пяты определяется по графику "осадка-нагрузка", который строится по вычисленным значениям осадки пяты при различных ступенях нагрузки. Автор предлагает определять осадку вытрамбованной уширенной пяты по методу Лапшина §.К.

где Р - давление обжатия на грани АВ (рис. 1.4);

Р„ - начальное давление, при действии которого в грунте начинает образовываться пластическая область; - коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения грунта;

¿у - диаметр втрамбованной уширенной пяты; с , ч> - прочностные характеристики грунта в уплотненном состоянии;

Е « модуль деформации уплотненного грунта; ¿п - коэффициент Пуассона.

(1.14)

ф

Рис. 1.3. Расчётная схема к определению

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кунанбаева, Яйрахан Бекайдаровна, 1992 год

СПЙСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авазов P.P. О несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах // Основания и фундаменты в сложных инженерно-геологических условиях: Межвуз. сб. - Казань, 1983. -Вып. 7. - с. 36 - 40.

2. Алексеев В.А., Михайлов В.П. Эффективность устройства фуццаментов в вытрамбованных котлованах // Передовой опыт в фудцаментостроении: Тезисы докл. на обл. семинаре. - Пенза, 1984. - с. 3 - 4.

3. Антонюк В.Г., Рабинович И.Г. Опыт совершенствования фундаментов в вытрамбованных котлованах под сельскохозяйственные здания Украины // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1984. - № 6. - с. 7 - 9.

4. Багдасаров Ю.А., Нямдорж С. Результаты испытаний фундаментов в вытрамбованных котлованах и забивных призматических свай в г. Дархане (МНР) // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1991. - № 2. - с. 26 - 28.

5. Багдасаров Ю.А. Расчёт осадок фундаментов в вытрамбованных котлованах на воздействие вертикальных и горизонтальных нагрузок // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1984. -№ 4. - с. II - 15.

6. Багдасаров Ю.А. Расчёт удлиненных фундаментов в вытрамбованных котлованах // Жилищное строительство. ~ 1980. - 1 8,-с. 13 - 15.

7. Багдасаров ю.А., Шебалин А.И. Применение фуццаментов в вытрамбованных котлованах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1983. -13. - с. 3-6.

8. Бадеев А.Н., Сальников Б.А., Игнатьев Е.Г. Применение сверхтяжёлых трамбовок для вытрамбовывания котлованов // Прогрессивные конструкции фундаментов и методы производства работ по их устройству: Тезисы докл. на науч.-практ. конф. - Оренбург, 1986. - с. 19 - 22.

9. Березанцев В.Г. Расчёт оснований сооружений. - Ленинград: Изд-во лит. по стр-ву, 1970 - 207 с.

10. Бессонов В.М., Стуров В.И., Ерофеев А.Н. Фундаменты в . вытрамбованных котлованах в плотных глинистых грунтах // Прогрессивные конструкции фундаментов и методы производства работ по их устройству: Тезисы докл. на науч.-практ. конф. - Оренбург, 1986. - с. 13 - 15.

11. Бижанов К.С. Работа трёхгранных пирамидальных свай в водонасыщенных песках: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. *» Карагацда, 1990. - 28 с.

12. Божко А.Г., Джумаев К.М., Ярутин В.К. и др.. Опыт устройства фундаментов на просадочных грунтах в вытрамбованных котлованах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1977. - № I. - с. 5 - 7.

13. Божко А.Г., Крутов В,И., Сальников Б.А., Ярутин В.К. Столбчатые фундаменты в вытрамбованных котлованах для сельскохозяйственных рамных зданий // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1976. - * 3. - с. II - 13.

14. Божко Е.А. Устройство основания под жилые дома на просадочных грунтах методом вытрамбовывания котлованов // Прогрессивные конструкции фундаментов и методы производства работ по их устройству: Тезисы докл. на науч.-практ. конф. - Оренбург, 1986. - с. 12 - 13.

15. Бойко И.П. Прогрессивные методы проектирования оснований и фундаментов на ЭВМ. - Киев, 1986. - 22 с.

16. Быков В.И., Абдульманов Н.С. Фундаменты в вытрамбованных котлованах для промышленных зданий и сооружений // Прогрессивные конструкции фундаментов и методы производства работ по их устройству: Тезисы докл. на науч.-практ. конф. - Оренбург, 1986. - с. 10 - II.

17. Вихорев А.К., Багдасаров Ю.А. Фундаменты сельскохозяйственных зданий в вытрамбованных котлованах на плотных и моренных грунтах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1986.

- № 6. - с. 10 - II.

18. Власов Ю.В. Исследование и разработка метода возведения столбчатых фундаментов в котлованах, полученных вытрамбовыванием просадочных грунтов I типа: Автореф. дис. ... кацц. техн. наук.

- М., 1970. - 23 с.

19. Временные указания по проектированию свайных фундаментов для сельскохозяйственных и малоэтажных зданий на просадочных грунтах. РСН 262 - 74. Киев, 1974.

20. Вялов С.С. Реологические свойства и несущая способность мёрзлых грунтов. -М., 1959.-190 с.

21. Галактионов В.И., Сдобников А.А., Лобанов 0.В¿Осадки многоэтажных зданий на фундаментах в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием // Основания, фундамннты и механика грунтов.

- 1986. - № 6. - с. 19 - 21.

22. Гильман Я.Д., Логутин В.В., Глухов В.С. Особенности формирования зоны уплотнения грунта при выштамповывании клиновидного ложа // Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве: Тезисы докл, на X Всесоюзн. научн.-техн. совещании. - М.,

1983.

23. Головачёв A.C., Хазин В.И. Методика расчёта несущей способности свай с учётом угла сбега // Труды ВНИИТСа. - М., 1976. - Вып. 98. - с. 27 - 26.

24. Голубков В.Н. Расчёт коротких висячих пирамидальных свай по деформациям // Основания и фундаменты. - Киев, 1969. -Вып. 2.

25. Гольдштейн М.Н. Механика грунтов // Инженерные сооружения. - М., 1950.

26. ГОСТ 5180-84. Грунты: Методы лабораторного определения физических характеристик. - М.: Изд-во стандартов, 1985. -24с.

27. ГОСТ 5686-78. Сваи: Методы полевых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 24 с.

28. Готман A.JI. Несущая способность набивных свай в вы-штампованном основании: Дис. ... канд. техн. наук. - М.,1982. - 192 с.

29. Григорян A.A. Несущая способность свай в просадочных грунтах: Дис. ... д-ра техн. наук. - М., 1973. - 328 с.

30. Грязнова Е.М. Разработка метода расчета свайных фундаментов с учётом прочностных свойств грунтов и взаимодействия свай: Дис. ... канд. техн. наук. - М., 1989. - 196 с.

31. Джумаев K.M. Исследование и разработка метода возведения ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах: Дис, ... канд. техн. наук. - М., 1977. - 175 с.

32. Далматов Б.И. Определение размеров фундаментов, исходя из величины предельной деформации. - Л., 1967. - 32 с.

33. Дмитриев Н.И. Разработка конструкции фундаментов по-

вышенной несущей способности в вытрамбованных котлованах в просадочных грунтах: Дис. ... канд. техн. наук. - Свердловск, 1983. - 212 с.

34. Дмоховский В.К. Курс оснований и фундаментов. - М.~ Л.; Стройиздат, 1927.

35. Дорошкевич Н.М., Грязнова Е.М. Инженерный метод определения несущей способности свай // Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР: Труды II Всесоюзной конф. -Пермь, 1990. - с. 100 - 101

36. Дорошкевич Н.М. Исследование напряжений в грунте при свайных фундаментах: Дис. ... канд. техн. наук. - М., 1959. -152 с.

37. Дорошкевич Н.М. Основы проектирования свайных фундаментов по предельным деформациям // Механика грунтов, основания и фундаменты: Сб. научн. тр. / МИСИ им, В.В. Куйбышева. -М., 1973, - № 115. - с. 102 - 109.

38. Жуков Н.В., Головачева Л.В. Расчёт несущей способности забивных фундаментных блоков на вертикальные вдавливающие, горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1986. - № I. - с. 12-15.

39. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н., Грошев М.Е. Пластическое течение грунтовых массивов // Строительство и архитектура. -1979. - № 2. - с. 3 - 12.

40. Зарецкий Ю.К., Орехов В.В., Карабаев М.И. Применение метода конечных элементов к расчету буронабивных свайных фундаментов: Сб. научн. тр. Гидропроекта. - М., 1985. - № 100. - с, 3-10.

41. Зоценко Н.Л., Ландарь A.M. Применение решений осесим-

метричной задачи теории предельного равновесия для определения несущей способности пирамидальных свай // Короткие пирамидальные сваи / Тр. ВНШГСа. - М.: Транспорт, 1976. - Вып. 98. - с, 83 — 88.

42. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. - М.: Высшая школа, 1985. - 352 с.

43. Инструкция по проектированию и устройству фундаментов из пирамидальных свай в выштампованном основании. РСН 21-77. Минск, 1977.

44. Инструкция по проектированию и устройству фундаментов сельских зданий на просадочных грунтах. РСН 262-82. Киев, 1982,

45. Калашников В.Н. Разработка рациональной конструкции фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением ствола в нижней части: Дис. ... канд. техн. наук. - Л., 1986. - 267 с.

46. Карабаев М.И. Прогноз осадок и несущей способности буронабивных свай в лессовых и водонасыщенных глинистых грунтах: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 1985.- 22 с,

47. Константиновекий Д.И., Третьяков Е.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах повышенной несущей способности для про* мышленных зданий и сооружений // Промышленное строительство. -1985. - № 10. - с. 32 - 34.

48. Крутов В.И., Авазов P.P., Рафальзук В.Л. Возведение фундаментов в вытрамбованных котлованах в песчаных грунтах // Строительство и архитектура Узбекистана. - 1981. - № 2. - с. 5-9.

49. Крутов В.И., Багдасаров Ю.А., Рабинович И.Г. Фундаменты в вытрамбованных котлованах. - М.: Стройиздат, 1985 - 164 с,

50. Крутов В.И., Божко А.Г. Исследование фундаментов в вы-

трамбованных котлованах на вертикальные и горизонтальные нагрузки // Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве: Тезисы докладов на IX Всесоюзн. научн.-техн. совещании, - М., 1978.

51. Крутов В.И., Власов Ю.В. Возведение столбчатых фундаментов в котлованах, полученных вытрамбовыванием просадочных грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1969. - № 2. - с. 19 - 21.

52. Крутов В.И., Галицкий В.Г., Мусаэлян A.A. и др.. Уплотнение просадочных грунтов. - М.: Стройиздат, 1974. -207 с.

53. Крутов В.И., Джумаев K.M. Ленточные прерывистые фундаменты в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах // Строительство и архитектура Узбекистана. - 1977. - № 4. - с. 10 - II.

54. Крутов В.И., Рабинович И.Г., Сальников Б.А. Новый способ устройства фундаментов на просадочных грунтах // Промышленное строительство. - 1971. - № 7. - с. 5 - 7.

55. Крутов В.И., Рабинович И.Г., Филатов А.И. Фундаменты в вытрамбованных котлованах на водонаеыщенных глинистых грунтах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1980. - № 5. — с. 9 — 12.

56. Крутов В.И., Рафальзук В.Л., Власов Ю.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1978. - № 3. - с. 3 - 6.

57. Крутов В.И., Стародворский В.В., Шаевич В.М. Конструкции фундаментов в вытрамбованных котлованах для объектов агропромышленных комплексов в сейсмических районах // Основа-

ния, фундаменты й механика грунтов, - 1983. - № 5, - с. 8 -II.

58. Крутов В.И., Тропп В.В. Фундаменты из забивных блоков. « Киев: Буд1вельник, 1987. - 120 с.

59. Лапшин Ф.К., Исаев A.M. Определение несущей способности пирамидальных свай // Механика грунтов, основания и фундаменты / Межвуз. темат. сб. научн. тр. ЛИСИ. - 1976. -II.» с. 77 - 81.

60. Лапшин Ф.К. Расчёт свай по предельным состояниям. -Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1979. - 151 с.

61. Лень О.П., Чуприн В.Н., Димант В.Л. Исследование и возведение пргрессивных фундаментов в порту Шном // Прогрессивные конструкции фундаментов и методы производства работ по их устройству: Тезисы докл. на научн.-практ. конф. - Оренбург, 1986. - с. 16 - 17.

62. Макарова И.Н. Метод прогноза осадок одиночных свай с учётом прочностных и реологических свойств грунтов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Л., 1987. - 23 с.

63. Мальцев А.Т., Мальцева Н.А., Шведовский П.В. Применение мелкозаглубленных фундаментов в вытрамбованных котлованах в пучинистых грунтах при строительстве объектов агропромышленного комплекса // Геотехника Поволжья - 1У: Тезисы докл. научн-техн. конф. - Саратов, 1989. - с. 65 - 67.

64. Малышев М.В., Никитина Н.С. Расчёт осадок фундаментов в грунтах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1982. — № 2. — с. 21 — 23.

65. Мицдлин Р., Чернь Д. Сосредоточенная сила в упругом полупространстве.// Механика / Сб. переводов. - М., 1952. -№ 4. ** с. 118 - 133.

66. Минцковский М.Ш. Несущая способность клиновидных фундаментов, применяемых над горными выработками // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1960. - № 2 - с.6 - 9 .

67. Мишин А.П. Разработка конструкции буронабивных свай с уплотненным ядром в основании: Дис. ... канд. техн. наук. -Тольятти, 1986. - 320 с.

68. Назаров А.Г. 0 механическом подобии твердых деформируемых тел: К теории моделирования. - Ереван: Изд-во АН Арм. ССР, 1965. - 128 с.

69. Никитина Н.С. Расчет осадок многослойных оснований в нелинейной постановке // Исследования й расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы. - Новочеркасск, 1986. - с. 58 - 62.

70. Нисенбойм О.Б. Расчёт усилий в фундаментах пирамидальной формы // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1984.-№ 6. - с. 19 - 21.

71. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов техноло -гии металлов методами планирования экспериментов. - М, 1980.

72. Пивень В.Г., Дьяченко В.И. Опыт устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах // Подготовка оснований и устройство фундаментов на просадочных грунтах и в сейсмических районах: Тезисы докл. на респуб. совещании. - Чимкент, 1985. -с. 42 -44.

73. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01 - 83) / ВНИИ0СП им, Н.М. Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1987. - 415 с.

74. Потапов С.Н. Экспериментально-теоретические основы расчёта коротких набивных свай с вытрамбованной уширенной пятой:

Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Саратов, 1983. - 19 с.

75. Рабинович И.Г., Константиновский Д.И., Арпаксьщ М.А. и др.. Возведение фундаментов в вытрамбованных котлованах на песчаных грунтах в промышленном строительстве // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1982. - № 5. - с. 10-12.

76. Рабинович И.Г., Филатов А.И., Бухаров В.Е. Вытрамбо -вывание котлованов в водонасыщенных глинистых грунтах // Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве: Тезисы докл. на X Всесоюзн. научн.-техн. совещании. - М., 1983.

77. Рафальзук В.Л., Багдасаров Ю.А. Определение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1981. - № 6.-с.22 - 23.

78. Рафальзук В.Л., Галактионов В.И., Панин А.Л., Лобанов О.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах для девятиэтажных жилых зданий серии 121-Т, возводимых на прос ад очных грунтах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1985. -

№ 5. - с. 9 - II.

79. Рафальзук В.Л. Применение фундаментов с уширенным основанием из щебня в жилищном строительстве // Основания, фунда-мены и механика грунтов. - 1987. - №1-с.5-7.

80. Рафальзук В.Л. Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием: Дис. ... канд. техн. наук. - М., 1981.,- 190 с.

81. Рекомендации по проектированию и возведению столбчатых фундаментов, полученных вытрамбовыванием просадочных грунтов. - М.: Стройиздат, 1970. - 20 с.

82. Руководство по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах,. - М.: Стройиздат, 1981. -

56 с,

83. Сажин В.С., Шишкин В.Я., Жаналинов Б.Н. Конструкции и технология возведения фундаментов зданий на цучинистых грунтах. - Алма-Ата: Гылым, 1991.-232 с.

84. Сальников Б.А., Бадеев А.Н., Пехов Н.Д., Димант В.Л. Фувдаменты в вытрамбованных котлованах в транспортном строительстве // Транспортное строительство. - 1985. - № 3. - с. 28 - 30.

85. Сальников Б.А. Исследование несущей способности столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах в сейсмических районах // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1972. -№ б. - с. 30 - 31.

86. Сальников Б.А., Крутов В.И. Устройство столбчатых фундаментов в вытрамбованных котлованах в просадочных грунтах // Строительство и архитектура Узбекистана. - 1974, - № 10.

87. Сваровский В.Н. Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах в условиях Ленинградской области // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1984. - с. 12 - 14. - № 6.

88. Сметанина Р.Д., Аникин В.А., Козлов П.В., Дуднев В.А, Исследование формирования уплотненных зон в основании вытрамбованных котлованов // Подготовка оснований и устройство фундаментов на просадочных грунтах и в сейсмических районах: Тезисы докл. на Республ. совещании. - Чимкент, 1985. - с. 49 - 50.

89. СНиП П-15-74. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1975. - 63 с.

90. СНиП 2.02.03.-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1986. - 48 с.

91. СНиП Н-Б.1-62. Основания и фундаменты / Госстрой

СССР. - М.: Стройиздат, 1964.

92. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. - М.: Физмат-гиз, i960. - 243 с.

93. Стародворский В.В. Разработка методов устройства и расчёта фундаментов в вытрамбованных котлованах при сейсмических нагрузках: Автореф. ... канд. техн. наук. - М., 1984. -24 с.

94. Тер-Ованесов Г.С. Совместная работа ростверка, свай и грунта в висячих свайных фундаментах: Дис. ... канд. техн. наук. - М., 1956.

95. Ткачёв A.A. Экспериментальное исследование набивных свай в вытрамбованном ложе: Дис. ... кавд. техн. наук. - Днепропетровск, 1980. - 200 с.

96. Ушков С.М., Соколов Н.С.и др.. Опыт применения фундаментов вытрамбованных котлованах // Геотехника Поволжья -1У: Тезисы докл. на научн.-техн. конф. - Саратов, 1989. - с. 63 - 64.

97. Фёдоров В.И., Тонких Ю.С. Опыт устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах в Приморском крае // Прогрессивные типы фундаментов в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока и пути их внедрения в производство: Тезисы докл. на первом регион, коорд. совещании-семинаре.- Владивосток, 1988. - с. 173 — 176.

88. Цытович H.A. Механика грунтов. - М.: Высшая школа, 1983. - 288 е.

99. Чарушников И.Г., Сальников Б.А. 0 применении свайных фундаментов на просадочных грунтах в Новосибирске // Развитие крупнопанельного домостроения в Западной Сибири / СибЗНИИЭП. -

Новосибирск, 1965. - с. 161.

100. Шилибеков С.К. Особенности работы фундаментов в вытрамбованных котлованах различной формы при воздействии статических и сейсмических нагрузок: Дис. ... канд. техн. наук. -Пермь, 1990. - 186 с.