Набухаючі ґрунти у багатошаровій основі для фундаментних плит і малоповерхових будинків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Набухаючі ґрунти у багатошаровій основі для фундаментних плит і малоповерхових будинків

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Малоповерхові будинки, зведені на набухаючих ґрунтах часто страждають від виникнення тріщин у різних конструктивних елементах. Явище набухання ґрунту, пов'язане зі зміною його вологості, являє додатковий вплив на основу, що позначається на роботі всієї споруди.

При проектуванні чи реконструкції будинків за наявності в основі набухаючих ґрунтів потрібно мати чіткий розподіл внутрішніх зусиль в елементах фундаменту, стінах і перекритті. Одержати картину розподілу внутрішніх зусиль можна тільки в тому випадку, якщо вдається створити розрахункову модель, що містить у собі не тільки наземну частину будинку, але й фундамент з основою. Існуючі норми, на жаль, не дають можливості створити таку модель і радять визначати деформації набухання ґрунту окремо без урахування взаємного впливу основи та споруди. Отже, рішення для фундаментної плити на набухаючому ґрунті, як окремого конструктивного елемента, з урахуванням набухання через залежності для напруженого стану (НС) за СНиП 2.02.01-83, є актуальною задачею. Крім цього, вирішити проблему урахування спільної роботи системи «основа - фундамент - споруда» можливо з використанням програмних комплексів, що працюють на базі метода скінчених елементів (МСЕ). Однак ці програми не дозволяють урахувати набухання окремих шарів ґрунту та оцінити цей вплив на роботу всієї споруди. Тому створення методики урахування набухання ґрунтів основи в роботі всієї системи «основа - фундамент - споруда» є актуальним завданням. Можливість такого урахування дозволить більш точно оцінити напружено-деформований стан (НДС) всієї системи та одержати більш економічне рішення при проектуванні малоповерхових будинків на набухаючих ґрунтах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках програми «Складні інженерно - геологічні умови та їх урахування при проектуванні основ та фундаментів» кафедри основ, фундаментів та інженерної геології ХДТУБА (№ держреєстрації 0107U001648, обліковий №0207U004456).

Мета й задачі дослідження. Метою роботи є створення методики, що дозволяє оцінити вплив набухання основи на спільну роботу системи «основа - фундамент - споруда», а також на роботу ії окремих конструктивних елементів - плитних фундаментів довільного обрису в плані.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі задачі:

- одержати характеристики набухаючих ґрунтів необхідні для врахування спільної роботи системи «основа - фундамент - споруда»;

- розробити методику обліку сумісності роботи системи «основа - фундамент - споруда» з урахуванням існування окремих шарів набухаючих ґрунтів;

- одержати рішення для плити на пружній основі, яке враховує фізичну нелінійність, що виникає при розрахунку на вплив набухання на НДС основи й фундаментної плити та дозволяє знайти рішення контактної задачі в межах МСЕ.

Об'єкт дослідження: набухаючі ґрунти України, як основи будинків і споруд.

Предметом дослідження є плитні фундаменти й малоповерхові будинки на основі з набухаючих ґрунтів.

Методи дослідження - стандартні лабораторні й польові методи для дослідження властивостей набухаючих ґрунтів, а також чисельний МСЕ з використанням програмних комплексів для аналізу роботи системи «основа - фундамент - споруда» за умови набухаючих ґрунтів.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше створено методику підготовки вихідних даних для розрахунку плитних фундаментів з урахуванням набухання ґрунтів шляхом уведення коефіцієнта «m», який лінійно залежить від щільності скелета й криволінійно - від вертикального тиску.

2. Отримано нове рішення для плити на пружній основі, що дозволяє знайти рішення контактної задачі у рамках МСЕ та враховує фізичну нелінійність, яка виникає при врахуванні впливу набухання на НДС основи й плитного фундаменту.

3. Розроблено новий метод урахування сумісності роботи системи «основа - фундамент - споруда» в рамках плоскої задачі при існуванні окремих шарів набухаючих ґрунтів з використанням програмних комплексів, що працюють на базі МСЕ.

Практичне значення отриманих результатів.

Отримані автором методики дозволяють урахувати сумісну роботу системи «основа - фундамент - споруда», одержати необхідні характеристики НДС із використанням програмних комплексів, що працюють на базі МСЕ, для більш надійного проектування будинків і споруд на набухаючих ґрунтах.

Впровадження роботи: результати досліджень прийняті для подальшого використання при проектуванні та реконструкції будинків і споруд на набухаючих ґрунтах у роботах КримГІІНТІЗ.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно виконані:

1. Експериментальні дослідження ґрунтів у Харківськой обл. та АР Крим, аналіз отриманих даних, визначення характеристик набухаючих ґрунтів (коефіцієнт m) у різних регіонах України [5, 6, 10];

2. Вирішена плоска задача сумісності роботи системи «основа - фундамент - споруда» з урахуванням наявності окремих шарів набухаючих ґрунтів з використанням програмних комплексів, що працюють на базі МСЕ [7, 8, 9];

3. Отримано рішення для плити на пружній основі, що дозволяє знайти рішення контактної задачі в рамках МСЕ, а також дозволяє врахувати фізичну нелінійність, що виникає при врахуванні впливу набухання на НДС основи й плитного фундаменту [1, 2,3, 4].

Апробація результатів дисертації.

Основні положення виконаної роботи доповідались на:

1. Науково-технічній конференції присвяченій 75-річчю ХДТУБА (Харків, березень 2005 р.);

2. 2-й міжнародній науковій конференції «Ресурс і безпека експлуатації конструкцій будинків і споруд» (Харків, жовтень 2005 р.);

3. 61-й науково-технічній конференції ХДТУБА (Харків, квітень 2006 р.);

4. Міжнародній науково-практичній конференції «Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений» (Росія, Пенза, жовтень 2006 р.);

5. Міжнародному науково-технічному семінарі «Сучасні проблеми геотехніки», присвяченому 110-річчю з дня народження професора Є.В. Платонова (Полтава, листопад 2007 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 друкованих праць, у тому числі 9 у виданнях, що входять до затвердженого ВАК України переліку наукових видань, де можуть публікуватися основні результати дисертаційних робіт, зокрема 3 у співавторстві.

Структура й обсяг дисертаційної роботи

Дисертаційна робота викладена на 121 сторінках основного тексту. Вона складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків і списку використаних джерел, що включає 196 найменувань на 19 стор., а також додатка на 28 стор. Робота ілюстрована 71 рис. й 13 табл. Загальна структура роботи подана на рис. 1.

Основний зміст роботи

ґрунт фундамент споруда

У вступі обґрунтована актуальність роботи, поставлена мета і сформульовані завдання дослідження, відзначені новизна та практична цінність роботи й дана її загальна характеристика.

У першому розділі зроблено огляд існуючих методів розрахунку плитних фундаментів на пружній основі, основних гіпотез, що пояснюють процес набухання, а також закономірностей деформування глинистих ґрунтів при набуханні та усадці.

Визначення характеристик НДС основи неможливо виконати без знання деформативних властивостей ґрунтів основ. Тому треба обґрунтувати таку розрахункову схему, яка б якомога точніше характеризувала б роботу основи. Найпростішою схемою вважають лінійну залежність осідання ґрунту від прикладеного до нього навантаження за гіпотезою Вінклера. Однак ця гіпотеза має великий недолік: ґрунт осідає не тільки під конструкцією на пружній основі, а й навколо неї. Конструкція, що рівномірно навантажена по всій довжині, осідає нерівномірно, а прогинається. Значення коефіцієнта постелі залежить від розміру штампу, яким виконується визначення цієї величини.

Крім гіпотези Вінклера для описання роботи основи використовують методи теорії пружності. Її основними об'єктами є плоский НС, плоске деформування та просторова задача. При плоскому НС для прогнозу осідання основи використовують формулу Фламана, при плоскому деформуванні - формулу Бусінеска. Але недоліками цих формул є неможливість урахування зосереджених сил, під якими осідання ґрунту наближається до нескінченності.

Розрахунком прямокутних плитних фундаментів займався Б.Г. Коренєв, який використовував «метод компенсуючих навантажень». В.З. Власов запропонував свій варіаційний метод приведення двомірних проблем теорії пружності до більш простих одномірних задач. П.Л. Пастернак теж характеризував пружну основу двома параметрами.

А.І. Суботін розглядає розподіл напружень у пружній напівплощині з урахуванням її обмеженої розподільної здатності при дії напівнескінчених навантажень.

Урахуванню неоднорідності основи в розрахунку плит на пружній основі присвячені роботи О.В. Вронського, Х. Грасгоффа, Г.К. Клейна, С.М. Клепікова, Б.О. Косіцина, С.О. Рівкіна, та ін.

Вивченням природи анізотропії глинистих ґрунтів займались А. Баракос, Л. Барден, О.К. Бугров, А.И. Вайтекунене, Н. Кагнер, І. Коїшикава, А.К. Ларионов, М. Ода, Ю.Б. Осипов і Б.А. Соколов, В.А. Філімонов и та ін. Вони відзначають, що причиною анізотропії є неупорядкованість будови ґрунту, зумовленої шаруватістю чи переважаючою орієнтацією часток.

Усі глинисті ґрунти при зміні вологості у різному ступені здатні набухати та давати усадку. Існує декілька гіпотез природи явища набухання, з яких доцільно виділити: фізико-механічну та фізико-хімічну. До фізико-механічної гіпотези належать капілярна теорія Терцагі - Герсеванова, згідно з якою проникнення води між частками стане можливим після зняття капілярного тиску. Можливість утримання води у капілярі (коли прямий гідравлічний зв'язок із вільною водою відсутній) встановив А. Ізмайловський. Для пояснення явища набухання-усадки А.М. Васильєв запропонував гіпотезу гідратних чи сальватних оболонок або фізико-хімічну теорію набухання ґрунтів. А.А. Мустафаєв встановив, що механізм виникнення структурних деформацій у набухаючих ґрунтах зумовлений також внутрішньокристалічними змінами мінеральних часток ґрунтів за умови визначеного НС.

В.П. Ананьєв, Л.В. Передельський відзначили залежність набухання від гранулометричного складу ґрунту, зокрема від змісту в ньому глинистих фракцій. Я.С. Метерьский, Є.А. Сорочан та ін. відзначили зростання відносного набухання при збільшенні вологості на границях текучості й розкочування. Встановлено, що зі збільшенням щільності ґрунту зростає його відносне набухання. Ця залежність лінійна. При збільшенні щільності ґрунту в ньому зростає кількість твердих часток в одиниці об'єму, отже, й поверхня його твердої фази, що змочується. Є.А. Сорочан увів поняття «початкова щільність набухання», нижче якої набухання не розвивається. Він же відзначив, що залежність відносного набухання від тиску має криволінійний характер. Найбільш різке набухання зменшується при зростанні тиску від 0 до 0.05 МПа, а при тиску, що перевищуює 0.10 - 0.15 МПа, зазначена залежність практично носить лінійний характер. Ш.О. Махер запропонував розрахунок стрічкових фундаментів з урахуванням набухання ґрунту.

Отже, зараз немає методики розрахунку плитних фундаментів з урахуванням набухаючих властивостей ґрунту.

Виходячи з проведеного аналізу, зроблені висновки про актуальність дослідження, поставлені завдання та намічені шляхи їх розв'язання.

У другому розділі викладена методика розрахунку плит на пружній основі з урахуванням параметрів набухання окремих шарів ґрунту.

За розрахункову схему прийнято тонку плиту в межах гіпотези Кирхгофа - Лява. Основа - лінійно деформований шаруватий півпростір. Плиту моделюють у загальному випадку трикутними скінченими елементами(СЕ) із трьома ступенями свободи в кожному вузлі. Зв'язок плити з основою здійснюють пружинами у вузлах, що працюють тільки на стиснення і не працюють на розтягнення.

При моделюванні основи прямокутними СЕ, для знаходження переміщення під пружиною «n» від реакції в пружині R_n, цю реакцію представимо рівномірно розподіленим навантаженням на деякому прямокутнику з вершиною в точці «n». Площа одного СЕ «i», на якому виконується розподілення реакції R_n, дорівнює (ab/4), а рівномірно розподілене навантаження, що діє на основу буде

,

За співвідношенням визначають коефіцієнт жорсткості пружини «n»

.

При наявності в основі плити шарів із набухаючих ґрунтів даний алгоритм можна використовувати з невеликими змінами для розрахунку плитних фундаментів довільного обрису. Основне співвідношення для величини деформацій основи має вигляд

,

де - головні деформації в основі від напружень у ґрунті; - деформації набухання, пов'язані зі зміною вологості й головних напружень співвідношенням

,

де m - коефіцієнт, котрий знаходять дослідним шляхом; Дw - зміна вологості ґрунту; р_sw - тиск набухання; у_і - головні напруження.

Переміщення шаруватої основи під пружиною «n» від реакції в пружині при наявності набухаючих шарів у кількості «р», слід знаходити за формулою

.

Пропонується такий алгоритм розрахунку плитного фундаменту на багатошаровій основі, окремі шари якої мають набухаючі властивості:

1. Визначають початкові жорсткості пружин для прийнятої моделі скінчено-елементної плити на багатошаровій основі при =1.

2. Виконують розрахунок плити за допомогою програмних комплексів SCAD або Ліра.

3. Знаходять реакції в пружинах, обчислюють величини й визначають нормальні напруження в набухаючих шарах ґрунту.

4. Установлюють зони набухаючого ґрунту, в яких р_swу_t<0, тобто де виникає набухання.

5. Знаходять уточнені коефіцієнти жорсткості пружин за формулами (4) - (17). Виконують новий розрахунок плити за допомогою програмних комплексів SCAD чи Ліра.

6. Повторюють операції (3), (4) та (5), а потім операцію (6). Рішення закінчується при досягненні його необхідної точності.

Таким чином, розрахунок зводиться до послідовного уточнення рішення завдання з використанням МСЕ.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням характеристик набухаючих ґрунтів для врахування сумісності роботи системи «основа - фундамент - споруда». Були визначені характеристики набухаючих ґрунтів АР Крим, а також м. Куп'янська Харківської області.

Випробування набухаючих ґрунтів, зроблені відповідно до ГОСТ 24143-80. Набухаючі ґрунти Криму відносять до відкладень майкопської серії палеогену. Для них встановлені залежності відносного вільного набухання від щільності скелета ґрунту та відносного набухання від вертикального тиску.

Встановлено, що залежність деформації набухання від тиску й вологості має лінійний характер. Тому можливо прийняти, що характеристика набухаючого ґрунту (коефіцієнт m) аналогічний коефіцієнту температурного розширення. Крім цього він ураховує властивості набухаючого ґрунту.

,

де - головні деформації в основі від напруження у ґрунті; - деформації набухання, які пов'язані зі зміною вологості та головними напруженнями співвідношенням за Є. А. Сорочаном:

,

де m - коефіцієнт, що визначається дослідним шляхом; Дw - зміна вологості ґрунту; Р_sw - тиск набухання, МПа; Р - тиск за напрямком набухання, МПа.

Звідси визначають коефіцієнт m за формулою . (20)

Середні значення характеристики набухаючого ґрунту (коефіцієнт m) знаходяться у межах 0,36 ч 1,40.

На основі отриманих значень характеристики набухаючого ґрунту показана лінійна залежність коефіцієнта m від щільності скелета ґрунту (рис. 3), що описується рівнянням , при коефіцієнті варіації r=0,80 та криволінійні залежності від зміни вологості та вертикального тиску на зразок (рис. 4), що описується рівнянням , при r=0,99.

Знайдені уточнені значення коефіцієнта m на базі використання положень механіки твердого деформованого тіла у лінійній постановці.

Величину ^*_sw при інфільтрації вологи визначають за формулою:

^*_sw = (h_sat - h_n) /h_n,

де h_n - висота зразка природної вологості та щільності, обтисненого без можливості бічного розширення тиском Р; h_sat - висота того ж зразка після замочування до повного водонасичення, обтисненого у тих же умовах.

Параметри _sw,i та ^*_sw у формулах (18) та (21) - це різні за змістом величини. Величина ^*_sw у виразі (20) - це експериментальна характеристика набухання, а показник _sw,і у формулі (18) з урахуванням залежності (19) та (21) є експериментально-теоретичним, бо його визначення засноване на використанні теоретичного співвідношення (19), що виступає як гіпотеза.

Для встановлення зв'язку між _sw,i та ^*_sw, а також для визначення коефіцієнта m розглянуто проведення експеримента за ГОСТ 24143-80.

а) Навантаження зразка висотою h тиском Р без можливості розширення. Ґрунт має природну вологість w, пористість, щільність часток ґрунту с_s. Припускають, для ґрунту, як матеріалу, має місце ізотропний фізичний закон з деформаційними характеристиками Е и .

Умова рівності теоретичної величини деформації набухання _sw та експериментальної *_sw приводить до основного рівняння для визначення величини m^.w, оскільки w=w_sat - w може бути знайдене експериментально:

^*_sw

Так при вертикальному тиску на зразок Р > 0,05 МПа коефіцієнт m зменшується. Для досліджених ґрунтів ця різниця знаходиться в межах 16 ч 56% і для кожного окремого набухаючого ґрунту різна й залежить від його фізичних властивостей.

Четвертий розділ присвячений урахуванню набухання ґрунтової основи на НДС системи «основа - фундамент - споруда» в умовах плоскої задачі.

Рішення проблеми з урахуванням спільної роботи «основа - фундамент - споруда» стає можливим якщо представити масив ґрунту, що складається із набухаючих ґрунтів у вигляді лінійно-деформованого середовища. Набухання основи при цьому слід враховувати як додатковий вплив, близький за природою до температурного, причому ґрунт розглядається як матеріал, який отримує властивості ортотропії. Рішення виконується за допомогою програмних комплексів, що працюють на базі МСЕ.

Виділяємо дев'ять варіантів сполучення напружень.

1. у_z >0 і у_х >0.

, ,

де е_x, е_y, е_z - сумарні деформації відповідно до осі x, y, z; Е - модуль деформації ґрунту; м - коефіцієнт Пуассона; у_x, у_y, у_z - нормальні напруження відповідно до осі x, y, z; m - коефіцієнт, що визначається дослідним шляхом; Дw - зміна вологості ґрунту.

2. у_z < - Р_sw і - Р_sw <у_х < 0.

де k = 0 при >0, k =1 при ?0.

Нехай , тоді

, ,

, .

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

3. у_х < - Р_sw і - Р_sw < у_z < 0.

, ,

,

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

4. - Р_sw < у_z < 0, - Р_sw <у_х < 0.

, ,

, . (34)

5. у_х >0, - Р_sw < у_z < 0.

, ,

, .

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

6. - Р_sw < у_x < 0, у_z >0.

, ,

,

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

7. у_х < - Р_sw, у_z >0.

, ,

,

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

8. у_x >0, у_z < - Р_sw.

, ,

,

При такому сполученні напружень ґрунт отримує ортотропні властивості.

9. у_x < - Р_sw, у_z < - Р_sw.

, ,

,

Таким чином, пропонується такий алгоритм розрахунку системи «основа - фундамент - споруда» з урахуванням набухання ґрунту:

1. Моделюють СЕ розрахункову схему системи «основа - фундамент - споруда» у плоскому варіанті та виконують розрахунок системи на дію заданих навантажень, у т. ч. комбінацій навантажень.

2. Для поточної комбінації навантажень визначають напружені стани основи, і встановлюють дев'ять зон, для яких виконуються умови: уz >0 і ух >0; уz < - Рsw і - Рsw <ух < 0; ух < - Рsw і - Рsw < уz < 0; - Рsw < уz < 0 и - Рsw <ух < 0; ух >0 і - Рsw < уz < 0; - Рsw < уx < 0 і уz >0; ух < - Рsw і уz >0; уx >0, уz < - Рsw; уx < - Рsw і уz < - Рsw.

3. У цих зонах для СЕ основи визначаються деформаційні характеристики за формулами (31 - 39) і вносять у вихідну інформацію характеристик жорсткості СЕ.

4. Виконують розрахунок усієї системи на набухання, рівне mДw, від зміни заданої вологості, як температурної задачі.

5. Отриманий НС основи складається з НС від набухання й уточнюють положення зон з різним рівнем уj у порівнянні з тиском набухання - psw.

6. Виконують уточнення деформаційних характеристик по нових зонах і відповідний новий розрахунок.

7. Після обчислення нових значень сумарних напружень виконують уточнення зон.

8. Розрахунок закінчують, коли зміна зон з різними уj не відбувається.

Виконано моделювання задачі стиснення жорстким штампом набухаючого ґрунту для порівняння з натурними дослідженнями М.Л. Зоценко по випробуванню жорсткими бетонними штампами набухаючих глин на дослідній ділянці Північно-Кримського каналу. Переміщення штампу при експериментальному дослідженні та отримані за результатами моделювання відрізняються не більше, ніж на 34%. Ця різниця пов'язана з тим, що задача вирішується у плоскому варіанті, а не у просторовому та має місце приближення при використанні МСЕ.

На основі алгоритму промодельовані такі приклади:

- для двоповерхового будинку на основі з шаром набухаючої глини порівнюються два варіанти фундаментів (плитний фундамент (рис. 5) і стрічковий фундамент), проаналізовано вплив шаруватості основи (одно - (шар набухаючої глини - 11 м), двох - (шар набухаючої глини 4,6 м, суглинок - 6,4 м) та трьохшарова основа (набухаюча глина - 4,6 м, суглинок 1 - 3,4 м, суглинок 2 - 3 м)) на НДС системи «основа - фундамент - споруда»;

- спортивний комплекс прольотом 36 м з арочним покриттям;

- приклад впливу набухання для плоскої задачі рішення М.П. Пузиревського.

Для кожного прикладу розглянуто по декілька варіантів можливого замокання та набухання ґрунту.

Характер розподілу параметрів НДС й абсолютні значення цих параметрів для невеликих будинків при розрахунку з урахуванням набухання значно відрізняються від значень, отриманих при розрахунку без набухання. При врахуванні набухання значення головних напружень у₃ зменшується на 19% (рис. 6).

При порівнянні двох варіантів фундаментів (фундаментна плита та стрічковий фундамент) при врахуванні набухання отримано такі результати: головні напруження у₃ для фундаментної плити менші на 38%, ніж при стрічковому фундаменті, а вертикальні деформації менші на 32%.

Для однопрольотних споруд з арковим покриттям параметри НДС міняються менше, ніж для будинків з балковим покриттям: різниця у згинальних моментах в арці при розрахунку з урахуванням та без урахування набухання досягає 12%, різниця головних напружень у₃ основи досягає 23%, різниця вертикальних деформацій основи - 30% в залежності від умов замочування.

Урахування моделювання шаруватості основи, що включає набухаючий ґрунт, призводить до наступних результатів: різниця головних напружень у₃ для одно - та двошарової основи досягає 19%, для двох - та трьохшарової основи 1%; різниця деформацій по осі Z₁ для одно - та двошарової основи досягає 62%, для двох - та трьохшарової основи - 26%.

Таким чином, отримано основні співвідношення для розрахунку системи «основа - фундамент - споруда» в умовах плоскої деформації, та на конкретних прикладах показано вплив ортотропних властивостей набухаючого ґрунту на роботу всієї системи.

Загальні висновки

Викладені дослідження свідчать про розв'язання в дисертації наукової задачі з удосконалення розрахунково-теоретичної методики оцінювання напружено-деформованого стану набухаючих ґрунтів у багатошаровій основі для фундаментних плит та малоповерхових будинків. Вони дозволяють зробити такі висновки.

1. Отримано рішення для плити на шаруватій основі, окремі шари якої мають властивості набухання, що дозволяє знайти шляхом послідовних наближень в межах МСЕ рішення контактної задачі. Параметри жорсткості основи залежать не лише від характеристик ґрунту, але й від жорсткості конструкції й розподілу навантаження. Отримане рішення дозволяє врахувати фізичну нелінійність, що виникає при врахуванні впливу набухання на НДС основи й фундаментної плити.

2. Отримано основні співвідношення для розрахунку системи «основа - фундамент - споруда» в умовах плоскої деформації, що враховують ортотропні властивості набухаючого ґрунту.

3. Шляхом лабораторних досліджень визначено значення характеристики набухаючого ґрунту (коефіцієнт m) для різних регіонів України. Величина параметра знаходиться в межах 0.36 ч 1.4. Встановлена емпірична лінійна залежність коефіцієнта m від щільності скелета ґрунту та криволінійна залежність від вертикального тиску на зразок.

4. Порівняння результатів вертикальних переміщень основи, отриманих у натурних дослідженнях жорсткими штампами набухаючих ґрунтів при замочуванні, з відповідними даними знайденими за допомогою залежностей, наведених у даній роботі, дає можливість говорити про їх добрий збіг. Переміщення штампу при польовому дослідженні та отримані за результатами моделювання відрізняються не більше ніж на 34%.

5. Для малоповерхових будинків характер розподілу параметрів НДС основи, фундаменту та надземної частини значно залежить від набухання окремих шарів основи, зокрема, значення головних напружень у₃ у ґрунті основи при розрахунку з урахуванням набухання менше на 19% значень, отриманих без урахування набухання.

6. Шаруватість основи, що включає набухаючий ґрунт, призводить до наступних результатів: різниця головних напружень у₃ для одно - та двошарової основи досягає 19%; для двох - та трьохшарової основи різниця знаходиться у рамках точності задачі; різниця вертикальних деформацій для одно - та двошарової основи становить 62%, для двох - та трьохшарової основи - 26%.

7. Для однопрольотних будинків з арковим покриттям параметри НДС змінюються менше, ніж для малоповерхових будинків. Значення згинальних моментів при розрахунку з урахуванням і без урахуванням набухання відрізняється на 12%, для головних напружень у ґрунті різниця досягає 23%, для вертикальних деформацій - 30% в залежності від умов замочування.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Воблых В.А., Мяч И.В. Расчет фундаментных плит на многослойном основании // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2005. - Вип. 31. - С. 86 - 90.

2. Мяч И.В. Вариант расчета фундаментных плит на многослойном основании // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2005. - Вип. 32. - С. 42 - 46.

3. Воблых В.А., Кичаева О.В., Мяч И.В. Учет набухания отдельных слоев многослойного основания при расчете фундаментных плит // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2005 - Вип. 33. - С. 268 - 272.

4. Мяч И.В. Вариант расчета фундаментных плит на многослойном основании с учетом набухания отдельных слоев // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2005 - Вип. 34. - С. 68 - 71.

5. Мяч И.В. Результаты лабораторных испытаний набухающих грунтов в районе г. Купянска // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2006. - Вип. 35. - С. 255 - 257.

6. Мяч И.В. Результаты лабораторных испытаний набухающих грунтов в АР Крым // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2006 - Вип. 37. - С. 177 - 180.

7. Храпатова І.В. Урахування набухання грунтової основи на НДС системи «основа - фундамент - споруда» в умовах плоскої деформації // Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2007 - Вип. 40. - С. 25 - 30.

8. Учет набухания в работе системы «основание - фундамент - сооружение» в рамках плоской модели / В.А. Воблых, О.В. Кичаева, И.В. Храпатова, Н.А. Богданова, Д.В. Сухоруков. - Науковий вісник будівництва. - Х.: ХДТУБА, 2007 - Вип.41. - С. 76 - 84.

9. Храпатова І.В. Варіант деформаційних характеристик набухаючих ґрунтів при розрахунку системи «основа - фундамент - споруда» в умовах плоскої деформації // Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во) / Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. - Полтава: ПолтНТУ, 2007. - Вип. 19. - С. 126 - 130.

10. Храпатова И.В. Деформационные характеристики набухающих грунтов в АР Крым / Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений. - Сб. статей междунар. научно-практической конф. - Пенза: АНОО «Приволжский дом знаний», 2006. - С. 98 - 100.

Размещено на Allbest.ru

...