Сравнительный анализ несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах на комбинированном грунтовом основании

Анализ несущей способности фундамента в вытрамбованных котлованах, полученной расчетным методом и по результатам статических испытаний. Проведение динамического контроля несущей способности фундамента на этапе завершения формирования уширения из щебня.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 26.11.2016
Размер файла 282,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительный анализ несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах на комбинированном грунтовом основании

Глухов Вячеслав Сергеевич, Хрянина Ольга Викторовна,

Глухова Мария Вячеславовна

Аннотация

фундамент вытрамбованный уширение несущий

Представлен сравнительный анализ несущей способности фундамента в вытрамбованных котлованах, полученной расчетным методом и по результатам статических испытаний. На этапе завершения формирования уширения из щебня несущая способность фундамента подтверждалась проведением динамического контроля. Показана хорошая сходимость результатов исследований. Результаты исследований рекомендуются к использованию в аналогичных грунтовых условиях.

Ключевые слова: анализ, динамический контроль, комбинированное основание, несущая способность, статические испытания, фундамент в вытрамбованных котлованах

С участием авторов настоящей статьи при строительстве корпусов №1 и №2 Логистического складского комплекса по внедрению экологически чистых инновационных нанотехнологий в производстве источников энергии «ПНК-Толмачево» в Новосибирской области запроектированы фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширением (ФВК) [1]. Складской комплекс представляет собой одно-двухэтажное здание с металлическим каркасом. Указанный вариант фундаментов авторы считают наиболее оптимальным исходя из конструктивных особенностей здания и инженерно-геологических условий площадки застройки.

Площадка в верхней части геологического разреза характеризуется I-типом грунтовых условий по просадочности с толщиной просадочного слоя 3,0 ч5,0 м, подстилаемого легкими суглинками мягкопластичной и текучепластичной консистенции. Последние находятся в средней степени водонасыщения и водонасыщеном состояниях. Гидрогеологические условия площадки характеризуются наличием грунтовых вод на глубине 5,0ч7,0 м от дневной поверхности грунта [2].

Устройство рассматриваемых фундаментов с уширением только из щебня в данных грунтовых условиях не позволяет получить требуемой несущей способности в виду наличия в основании слабых грунтов [3]. Авторами предложен вариант ФВК с уширением из щебня на комбинированном грунтовом основании. Последнее включает песчаную подушку, сформированную путем втрамбовывания песка средней крупности (рис.1). В процессе втрамбовывания песка образуется уплотненная область основания с улучшенными строительными свойствами. В свою очередь, сформированная втрамбованием песка подушка существенно повышает расчетное сопротивление грунта под подошвой уширения из щебня [4, 5, 6, 7].

Рис. 1. Расчетная схема фундамента в вытрамбованном котловане с уширением: 1 -- уширение из щебня; 2 -- песчаная подушка; 3 -- зона уплотненного грунта

Предложенный вариант обеспечивает прорезку просадочной толщи с уплотнением околосвайного и подстилающих песчаную «подушку» грунтов. Расчетным несущим слоем у фундаментов служит суглинок пылеватый мягкопластичный, водонасыщенный и несущая способность ФВК определялась по данному слою, подстилающего уплотненную зону из песка. Приняты ФВК трех типоразмеров с расчетными допускаемыми нагрузками на фундаменты в диапазоне 400ч1400 кН. При определении вышеуказанных расчетных нагрузок вычисляется несущая способность ФВК с уширением, которая складывается из несущей способности основания под нижним концом фундамента FdR и несущей способности грунта вдоль боковой поверхности фундамента Fdf [8]. В рассматриваемом случае FdR определяется как наименьшее из значений, полученных из четырех условий: 

а) несущей способности FdR1 жесткого материала (щебня) втрамбованного в песчаную подушку;

б) несущей способности FdR2 песчаного основания (подушки); 

в) несущей способности FdR3 подстилающего песчаную подушку уплотненного грунтового основания.

г) несущей способности FdR4 подстилающего уплотненную зону грунта природного сложения и плотности.

В рассматриваемых грунтовых условиях определяющей является несущая способность FdR3. Указанная несущая способность главным образом зависит от площади уплотненной зоны, создаваемой из песка средней крупности, втрамбованного в основание.

Требуемое достаточно высокое значение несущей способности фундаментов на слабом грунтовом основании достигалось за счет развитой площади уплотненной зоны, сформированной на глубине 4,0ч5,0 м от отметки природного рельефа. Расчетное сопротивление грунта, подстилающего уплотненную зону, составляет порядка 330ч360 кПа. Расчетная осадка для данных типов фундамента в пределах 64ч97 мм, что значительно меньше предельно-допустимого значения осадки (S= 150 мм) для данного типа сооружения. Несущая способность ФВК подтверждалась на этапе завершения формирования уширения из щебня в проектном объеме путем ведения динамического контроля [9]. 

По аналогии с динамическими испытаниями традиционных забивных свай в процессе динамического контроля при формировании уширения определяют величину фактического «отказа» и сопоставляют с расчетным значением последнего.

Величину расчетного «отказа» Sa определяют в зависимости от проектного значения несущей способности свай Fd по формуле

, (1)

где Fd - расчетная несущая способность сваи, кН, определяемая как сумма несущих способностей под нижним концом сваи FdR , по ее боковой поверхности Fdf по формуле

F= FdR + Fdf (2)

Несущую способность набивной сваи с уширенным основанием в пробитой скважине под нижним концом принимают в соответствии со значением, принятом в проекте;

Ed - расчетная энергия удара пробойника (кДж), определяемая по формуле

(3)

где Н - высота сбрасывания пробойника (трамбовки), м;

G - вес пробойника (кН);

km -- коэффициент, определяемый из выражения

(4)

где m1 - общая масса пробойника (трамбовки), тн;

m2 - масса сваи, тн;

е - коэффициент восстановления удара е2 = 0,2.

з - коэффициент (кН/м2), определяемый по формуле

, (5)

где k и b -- коэффициенты, соответственно принимаемые равными 0,5 (1/м2) и 15 (кН/м2);

A - площадь поперечного сечения нижнего торца сваи, м2;

В процессе производства работ ведется динамический контроль за устройством каждой сваи на завершающем этапе формирования уширения согласно методике, изложенной в пособии [8].

Указанный контроль заключается в определении контролируемого «отказа» Sк по мере втрамбовывания последних порций проектного объема жесткого материала. В процессе определения указанного «отказа» следует исключить защемление боковых поверхностей пробойника (трамбовки) грунтом стенок скважины.

По результатам динамического контроля оценивается несущая способность уширения из жесткого материала, которая определяется по формуле

(6)

где Sk -- фактический остаточный «отказ», равный значению погружения пробойника (трамбовки) от одного сбрасывания, м.

Величина расчетного контролируемого «отказа» Sк определяется с учетом несущей способности уширения из жесткого материала, принимаемая равной

, (7)

где F-- расчетная несущая способность сваи с учетом работы только уширения из жесткого материала (щебня), равная FdR2 ;

A- площадь поперечного сечения пробойника (трамбовки).

При определении расчетных «отказов» Sa и Sk необходимо задавать высоту сбрасывания пробойника Н из условия, что значения указанных «отказов» должны быть не менее 0,003 м.

Если величина фактического контрольного «отказа» отличается от расчетного значения Sk, то следует соответственно увеличить или уменьшить объем жесткого материала при формировании уширения. Таким образом проведение динамического контроля на этапе формирования уширения позволяет практически приводить каждую сваю к одинаковым значениям несущей способности.

Когда для достижения контрольного «отказа» требуется значительное увеличение объема жесткого материала рекомендуется формировать уширение в два уровня. Для этого следует по мере завершения формирования уширения в проектном объеме и проведения динамического контроля зафиксировать дополнительным объемом жесткого материала отметку нижнего конца пробивного снаряда (трамбовки) на 0,5 d (d - диаметр сваи) выше проектного положения и продолжить втрамбовывание жесткого материала до момента получения требуемой величины контрольного «отказа».

Указанная методика ведения динамического контроля и эмпирическая формула для определения коэффициента з в процессе разработки уточнялись на основе сопоставления результатов со статическими испытаниями [10]. 

Наряду с динамическим контролем были проведены статические испытания девяти свай в соответствии с требованиями ГОСТ 5686 - 94 [11]. Результаты вышеуказанных испытаний и расчетов приведены в таблице 1.

Определение несущей способности фундаментов расчетным методом

Таблица 1

п/п

ф-та

l,

м

Dу,

м

Vщ

Vб

Rc

Rcom

Ru,

FdR1

FdR2

FdR3

Fdf

Fd

м3

кПа

кН

1

32

3,3

1,3

1,6

4.0

11550

3125

988

3733

3653

2707

296

2737

2

133

4.0

1,3

1,6

4.0

12450

3200

1118

4024

3741

3063

338

3097

3

196

4.0

1.3

1.6

1,6

12450

3150

1107

3830

3650

3060

370

3080

4

362

3,8

1,3

1,6

4.0

12150

3175

1081

3927

3712

2961

320

2993

5

467

4.0

1.0

0,7

1,6

12450

3200

1118

4024

2198

3063

338

2232

6

532

4.0

1.0

0,7

1,6

12450

3200

1118

4024

2198

3063

338

2232

7

586

4.0

1.0

0.7

1,6

12450

3180

1120

4025

2210

3090

340

2235

8

662

3,5

1.0

0,7

1,6

11850

3150

1025

3830

2161

2808

308

2192

9

704

3,3

1,3

1,6

4.0

11550

3125

988

3733

3653

2707

296

2737

Сопоставительный анализ результатов позволил авторам скорректировать некоторые посылы расчетного метода оценки несущей способности рассматриваемых фундаментов и метод динамических испытаний.

В указанной таблице приняты следующие обозначения: 

l - длина фундамента, м; Dу - диаметр уширения, м; Vщ - объем уширения из щебня, м3Vб - объем бетона фундамента, м3Rc - расчетное сопротивление жесткого материала (щебня) уширения, кПа; Rcom - расчетное сопротивление уплотненного грунта под уширением, кПа; Ru - расчетное сопротивление грунта подстилающего слоя, кПа; FdR1, FdR2, FdR3 - определяемые расчетным путем значения несущей способности соответственно по жесткому материалу уширения, уплотненному грунту под уширением и подстилающему слою грунта природного сложения, кН.

Выполнено сравнение несущей способности фундамента по расчету и по результатам статических испытаний для девяти фундаментов.

При этом за несущую способность по расчету принимается наименьшее значение из трех FdR1, FdR2, FdR3. Как видно из таблицы 2 в восьми случаях из девяти несущая способность фундамента, полученная по результатам статических испытаний меньше на 8,5ч12,5% значений, полученных расчетным путем. Поэтому при определении несущей способности расчетным методом рекомендуется принимать коэффициент условий работы фундамента = 0,9.

Сопоставительный анализ несущей способности фундаментов по расчету и по результатам статических испытаний

Таблица 2.

п/п

ф-та

l,

м

Dу,

м

Fd, кН

Fd, кН

Д,

%

по расчету

по испытаниям

1

32

3,3

1,3

3005

2737

-10,0

2

133

4

1,3

3400

3097

-9,0

3

196

4

1,3

3430

3080

-10,3

4

362

3,8

1,3

3280

2993

-8,7

5

467

4

1,0

2535

2240

-11,6

6

532

4

1,0

2530

2230

-12,0

7

586

4

1,0

2550

2235

-12,4

8

662

3,5

1,0

2470

2192

-11,3

9

704

3,3

1,3

3707

2740

1,2

В целом результаты сравнительного анализа позволяют сделать вывод о достаточном сходстве результатов определения расчетом несущей способности ФВК с данными статических испытаний в весьма сложных грунтовых условиях. Результаты исследований могут вносить существенные коррективы в стоимость строительства и рекомендуются к использованию в аналогичных грунтовых условиях.

Библиографический список

Деготьков В.В., Хрянина О.В., Глухова М.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах Новосибирской области // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2011. С. 106-110.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Повышение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С.143-147.

Хрянина О.В., Ежов Д.А. Влияние диаметра уширения на несущую способность фундаментов в вытрамбованных котлованах // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 118-122.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Формирование улучшенного основания фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С.70-73.

Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Пути уменьшения деформаций грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 150-152.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. К расчету грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С.73-76.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Исследование влияния уширения фундаментов в вытрамбованных котлованах на осадку // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51435 (дата обращения: 06.04.2015).

Крутов В.И., Когай В.К., Попсуенко И.К., Глухов В.С., Арутюнов И.С. Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах: практ. пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та архит. и строит-ва, 2011. 100 с.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Оценка несущей способности свай в пробитых скважинах по результатам динамического контроля // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С.147-150.

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Модернизация метода расчета несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/03/50633 (дата обращения: 03.04.2015).

ГОСТ 5686-94. Грунты. Методы полевых испытаний сваями. М., 1995.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Дефекты каменных конструкций, причины их возникновения. Характеристика способов усиления фундаментов, стен, перекрытий. Увеличение несущей площади фундамента и несущей способности грунта. Методы усиления каменных конструкций угле- и стеклопластиками.

    реферат [1,0 M], добавлен 11.05.2019

  • Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Определение глубины заложения ростверка и несущей способности сваи. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента. Технология производства работ.

    курсовая работа [1002,4 K], добавлен 26.11.2014

  • Проектирование фундамента мелкого заложения. Расчет основания на устойчивость и прочность. Определение несущей способности свай. Определение размеров условного массивного свайного фундамента. Эскизный проект производства работ по сооружению фундамента.

    курсовая работа [834,5 K], добавлен 06.08.2013

  • Строительство жилого здания. Определение расчетных характеристик грунтов основания и размеров подошвы фундамента мелкого заложения. Расчет несущей способности сваи, выбор ее типов и размеров. Нахождение сопротивления грунта и осадки подошвы фундамента.

    курсовая работа [205,3 K], добавлен 28.10.2014

  • Изучение методов усиления несущих конструкций, оснований и фундаментов сооружений. Анализ особенностей применения инъекционных методов усиления. Исследование несущей способности буроинъекционных свай в основании здания одесского театра оперы и балета.

    реферат [1,1 M], добавлен 01.11.2014

  • Выбор глубины заложения подошвы фундамента. Расчет несущей способности сваи и определение количества свай в фундаменте. Конструирование ростверка свайного фундамента. Проверка напряжений под подошвой условного фундамента, определение его размеров.

    методичка [1,7 M], добавлен 12.01.2014

  • Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов основания. Определение размеров подошвы фундамента гражданского здания. Расчет осадки основания. Определение несущей способности свай. Последовательность конструирования фундамента.

    курсовая работа [297,8 K], добавлен 20.11.2014

  • Оценка инженерно-геологических условий. Расчет фундамента мелкого заложения. Выбор глубины заложения ростверка и конструкция сваи. Определение несущей способности. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов. Расчет осадки фундамента.

    курсовая работа [463,7 K], добавлен 21.08.2011

  • Определение несущей способности железобетонной плиты методами предельного состояния и статической линеаризации. Определение характеристик безопасности и несущей способности железобетонного сечения. Сбор нагрузок на ферму. Метод предельных состояний.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2013

  • Оценка грунтов и инженерно-геологических условий участка строительства жилого дома. Расчет постоянных и временных нагрузок. Конструирование ленточного фундамента из сборных железобетонных блоков. Определение осадки фундамента и несущей способности свай.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 25.09.2012

  • Оценка инженерно-геологических условий и физического состояния грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований. Расчет площади подошвы фундамента и его осадки методом послойного суммирования. Определение несущей способности основания.

    контрольная работа [716,4 K], добавлен 13.11.2012

  • Конструктивные особенности подземной части здания. Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение глубины заложения фундаментов. Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 14.11.2017

  • Определение минимально возможной глубины заложения фундамента, его высоты и устойчивости для проектирования основания мелкого заложения. Расчет несущей способности и максимально допустимой нагрузки свай для создания фундамента глубокого заложения.

    курсовая работа [169,2 K], добавлен 13.12.2010

  • Расчетная схема фундамента. Определение требуемой площади подошвы фундамента и давления грунта. Максимальный изгибающий момент. Требуемая площадь одного стержня. Расчет плиты перекрытия по несущей способности. Выбор материалов и расчет поперечных ребер.

    контрольная работа [558,2 K], добавлен 26.01.2013

  • Объемно-планировочное и конструктивное решения реконструкции здания, его теплотехнический расчет, выбор наружной и внутренней отделки. Проверка несущей способности сборного ленточного фундамента и монолитного столбчатого фундамента стаканного типа.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 09.11.2016

  • Длина балки, толщина защитного слоя. Определение характеристик материалов, площади сечения арматуры. Предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона. Определение относительной высоты сжатой зоны и несущей способности усиленного элемента.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 09.01.2014

  • Обработка физико–механических характеристик грунтов и оценка грунтовых условий. Проверка несущей способности основания на равные подошвы фундамента. Определение расчетной вертикальной погрузки на срез. Проектирование фундамента глубокого заложения.

    курсовая работа [152,4 K], добавлен 09.06.2010

  • Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение минимальных размеров подошвы и осадки фундамента методом послойного суммирования. Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта. Конструирование свайного ростверка.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.09.2012

  • Эксплуатация оснований, фундаментов и стен подвальных помещений. Зависимость прочности и устойчивости здания от несущей способности фундамента. Деформации зданий. Схема водопонижения при помощи иглофильтров с электроосушением и битумизации грунтов.

    реферат [59,6 K], добавлен 11.05.2014

  • Понятие и назначение свай, их классификация и характеристики, виды и отличительные черты. Требования к забивным железобетонным сваям, их устройство и составные элементы. Порядок проведения полевых испытаний грунтов сваями динамическими нагрузками.

    презентация [3,9 M], добавлен 23.02.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.