О методике экспериментальных исследований с применением моделей ленточных штампов разной формы

Размещено на http://www.allbest.ru/

О методике экспериментальных исследований с применением моделей ленточных штампов разной формы

Аманбай А.А., Бекбасаров И.И., Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати, г. Тараз

Среди большого разнообразия фундаментов, устраиваемых под здания и сооружения в странах СНГ, в том числе и в Казахстане особое место по технико-экономической эффективности занимают фундаменты, которые изготовляются путем принудительного уплотнения грунтов площадки. К данной группе фундаментных конструкций относятся:

- забивные сваи [1-4];

- забивные блоки [5, 6];

- фундаменты в вытрамбованных котлованах [7, 8];

- сваи в выштампованных ложах [9, 10];

- сваи в пробитых скважинах [11];

- фундаменты в выштампованных котлованах и траншеях [12].

Из представленного перечня фундаментных конструкций менее изученными являются фундаменты, устраиваемые в выштампованных котлованах и траншеях. Эти фундаменты по сравнению со сваями в пробитых скважинах и фундаментами в вытрамбованных котлованах не требуют создания для их устройства нового оборудования. Для выштамповывания котлованов и траншей под такие фундаменты применяют существующие сваебойные агрегаты, оснащенные соответствующими штампами. Кроме того к достоинствам фундаментов в выштампованных котлованах (траншеях) следует отнести отсутствие опалубочных работ, повышенную несущую способность грунтов за счет их уплотнения, а также снижение расхода цемента, арматуры и трудозатрат [12].

Опыт применения фундаментов в выштампованных котлованах и траншеях свидетельствует о том, что специалистами в опытах применялись штампы двух видов [12]:

- штамп в виде усеченной шестигранной пирамиды высотой 1,25 м, обладающий диаметрами описанной окружности поверху 0,8 м и понизу 0,5 м для выштамповывания котлованов под столбчатые фундаменты;

- ленточные штампы длиной 1,5 м и 1,35 м, имеющие поперечное сечение в виде трапеции высотой 0,8 м и 0,5 м с размерами в верхней части 0,5 м, а в нижней части 0,2 м. выштампованный котлован траншея фундамент

Из результатов проведенных исследований следует, что форма выштампованного котлована (штампа) оказывает значительное влияние на несущую способность фундамента, устроенного в нем [12]. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости более детального изучения влияния формы штампа на погружаемость и несущую способность фундаментов, устраиваемых в выштампованных котлованах и траншеях. Учитывая данное обстоятельство в НИЛ «Наноинженерные методы исследований» проводятся комплексные исследования по экспериментальному изучению технологии выштамповывания в грунтах траншей различных форм, а также несущей способности фундаментов, устраиваемых в них.

Для изучения рассматриваемого вопроса в качестве метода исследований принят метод исследований на моделях. Модели штампов приняты в опытах деревянными с отношением их размеров к размерам натурных штампов 1:10. Всего изготовлено 10 штампов разной формы поперечного и продольного сечений. Высота штампов принята равной 63 мм, длина равной - 150 мм, а ширина поверху равной - 50 мм. Общий вид штампов показан на рисунке 1. Для проведения лабораторных экспериментов изготовлен деревянный грунтовый лоток, снабженный системой, обеспечивающий ударное погружение моделей свай в насыпной глинистый грунт лотка.

Формы поперечных сечений штампов и их размеры представлены на рисунках 2 и 3.

Рис. 1. Модели штампов и грунтовый лоток для экспериментов

Лоток принят с размерами: высота - 52 см; длина - 153 см; ширина - 55 см. Система, позволяющая производить забивку моделей штампов, включает в себя направляющий стержень по которой перемещается ударный элемент с массой 2,5 кг. В целом система дополнительно снабжена также ударными элементами с массой 5 и 10 кг. Максимальная высота сбрасывания ударного элемента составляет 100.

Для проведения исследований разработана соответствующая методика, которая включает в себя последовательность выполнения следующих основных работ:

1) производится подготовка грунтового лотка и грунта. Измельчаются комья грунта, и производится его просеивание через сито с диаметром отверстия 4 мм;

2) производится послойная засыпка грунта в лоток. Толщина каждого насыпного слоя составляет 10 см. Засыпка производится с измерением массы засыпаемого грунта и равномерным уплотнением каждого слоя;

3) определяются физические характеристики грунта (влажность, влажность на границе текучести, влажность на границе раскатывания, число пластичности, показатель текучести, плотность, плотность в сухом состоянии, оптимальная влажность и максимальная плотность в сухом состоянии). По физическим характеристикам устанавливается вид грунта по числу пластичности и по показателю текучести;

4) проводятся методические опыты по установлению оптимальных энергетических параметров (высоты сбрасывания и массы) ударного элемента для погружения моделей штампов;

5) выполняется ударное погружение моделей штампов в грунт с фиксированием количества ударов, перемещений моделей штампов от каждого удара и глубины их погружения. В процессе погружения каждой модели штампа обеспечивается строгая соосность и вертикальность всех ударов;

6) в конце погружения выполняются динамические испытания моделей штампов с целью оценки их несущей способности по результатам погружения;

7) производится демонтаж системы, обеспечивающей погружение моделей штампов. Выполняется монтаж системы, позволяющей передавать на модель штампа статическую нагрузку с помощью динамометра сжатия;

8) проводятся статические испытания моделей штампов с фиксированием их осадок при каждой ступени вертикальной нагрузки;

9) по результатам забивки строятся ходограммы погружения моделей штампов, определяется несущая способность основания по результатам динамических испытаний моделей. Строятся графики зависимости осадки моделей штампов от вертикальной нагрузки, и на их основе определяется несущая способность основания.

10) производится сравнительная оценка погружаемости моделей штампов и их несущей способности на основе таких показателей как удельная энергоемкость выштамповывания котлованов и удельная несущая способность основания.

Рис. 2. Формы поперечных сечений моделей штампов 1-5

Рис. 3. Формы поперечных сечений моделей штампов 6-10 (модели 6 и 7 имеют разные формы зубьев в продольном направлении)

Литература

1. Метелюк Н.С., Шишко Г.Ф., Соловьева А.Б., Грузинцев В.В. Справочное пособие. Сваи и свайные фундаменты. - Киев: Будівельник, 1977. - 256 с.

2. Руководство по проектированию свайных фундаментов. - М.: Стройиздат, 1980. - 150 с.

3. Руководство по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1977. - 240 с.

4. Бекбасаров И.И. Основы рациональной забивки железобетонных свай в грунты. - Тараз: «Тараз университеті», 2011. - 155 с.

5. Смиренский Г.М., Нудельман Л.А., Радугин А.Е. Свайные фундаменты гражданских зданий. - М.: Стройиздат, 1970. - 139 с.

6. Крутов В.И., Тропп В.Б. Фундаменты из забивных блоков. - Киев: Будівельник, 1987. - 120 с.

7. Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах. - Киев: Будівельник, 1982. - 224 с.

8. Бекбасаров И.И. Основы рационального вытрамбовывания котлованов под фундаменты. - Тараз: «Тараз университеті», 2011. - 155 с.

9. Быков В.И., Моисеев Ю.Н., Кудряшов В.П. Экспериментальные исследования набивных свай в выштампованном ложе на горизонтальные нагрузки // Строительство и архитектура, 1982, №8. - С.91-93.

10. Готман А.Л., Зиязов Я.Ш. Определение несущей способности набивных свай в выштампованном ложе // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1984, №2. - С. 12.

Размещено на Allbest.ru