автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Деформации основания близко расположенных фундаментов различной формы в условиях линейно-деформируемого полупространства

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Хаміс X. М. Халаф

УДК 624.15

Деформації основ близько розташованих фундаментів різної форми в умовах лінійно-деформівного напівпростору

05.23.02- підвалини та фундаменти

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ-2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБтаА) Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,

Швець Віктор Борисович

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор, завідувач кафедри підвалини та фундаменти.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, Петренко Володимир Дмитрович, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту, завідувач кафедри тунелі, основи і фундаменти.

кандидат технічних наук, доцент Винников Юрій Леонідович,

Полтавський національний технічний університет імені Ю.Кондратюка, доцент кафедри нафтогазових промислів і геотехніки.

Провідна установа:

Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій, відділ основ і фундаментів будинків і споруд у простих і складних інженерно-геологічних умовах. Державний комітет будівництва, архітектури і житлової політики, м. Київ. *

Захист відбудеться «.//» ^^^^2004р. о/Йгодині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.085.01 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Придн^ровської державної академії будівництва та архітектури:

49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий « ?»^<?.^?.2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При зведенні нових будинків поблизу існуючих в умовах щільної забудови виникає проблема забезпечення їхньої нормальної експлуатації. Відзначене також відноситься і до реконструйовуваних будинків при збільшенні навантаження на фундамент.

Взаємний вплив близько розташованих фундаментів на деформації їхніх основ визначається особливостями формування воронки осідання («осадової воронки», «лунки ущільнення») навколо таких фундаментів. Дані по вивченню формування воронки осідання в науково-технічній літературі нечисленні і не носять системного характеру. Наявні в нормах і науково-технічній літературі рекомендації з врахування взаємного впливу близько розташованих фундаментів застосовні до квадратних і прямокутних фундаментів (метод кутових і центральних точок). Для інших видів фундаментів (круглих, стрічкових) такі рекомендації відсутні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Здобувач є виконавцем держбюджетної науково-дослідної теми «Розробка нових методів розрахунку основ і ефективних конструкцій фундаментів у регіональних умовах Середнього Придніпров’я» (№ ГР 0103 и 003113), виконуваної на кафедрі основ і фундаментів ПДАБтаА за тематичним планом Міністерства освіти і науки України.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є дослідження утворюваної навколо твердих штампів різних видів воронки осідання і встановлення на цій основі взаємного впливу близько розташованих фундаментів на деформації їхніх основ, представлених пружним півпростором. Для досягнення поставленої мети було необхідно:

- розробити методику експериментального вивчення формування воронки осідання навколо різних видів твердих штампів (моделей фундаментів) у грунтовому лотку для основи у вигляді пружного півпростору;

- для тих же умов розробити методику експериментального вивчення взаємного впливу моделей фундаментів різних видів на деформації їхніх основ;

- виявити особливості формування воронки осідання навколо різних видів твердих штампів на модельному матеріалі і на різних щодо зв’язності ґрунтах;

- виявити взаємний вплив близько розташованих моделей фундаментів на деформації їхніх основ у різних щодо зв’язності ґрунтах в умовах пружного півпростору;

- на основі проведених експериментальних досліджень установити особливості формування воронки осідання і взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на деформації їхніх основ;

- розробити практичні рекомендації з розрахунку воронки осідання і установлення взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на деформації їхніх основ у вигляді пружного півпростору.

Об'єкт дослідження - однорідна основа, представлена пружним півпростором.

Предмет дослідження - виявлення закономірностей формування воронки осідання і взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на осідання їхніх основ, складених однорідними зв'язними і незв'язними ґрунтами.

Методи досліджень - експериментально - теоретичні, спрямовані на встановлення особливостей формування воронки осідання і взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на осідання їхніх основ.

Наукова новизна отриманих результатів:

- розроблена методика експериментального вивчення формування воронки осідання навколо твердих штампів різних видів і на цій основі установлення взаємного впливу близько розташованих моделей фундаментів;

- встановлені особливості утворення осадової воронки в різних щодо зв’язності ґрунтах для моделей різних видів фундаментів, що дозволило установити їхній взаємний вплив в умовах пружного півпростору;

- запропонована методика розрахунку воронки осідання і взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на деформації їхніх основ в умовах пружного півпростору.

Вірогідність результатів забезпечується проведеними в достатньому обсязі експериментальними дослідженнями утвореної навколо твердих штампів воронки осідання на модельному матеріалі в різних щодо зв’язності ґрунтах в умовах однорідного півпростору. Отримані результати не суперечать основним

закономірностям механіки ґрунтів і доповнюють наявні в науково-технічнії: літературі дані по взаємному впливу близько розташованих фундаментів н: деформації їхніх основ.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено практичн рекомендації з розрахунку воронки осідання і установлення взаємного впливу оди і; на одного близько розташованих фундаментів різних видів на основах у вигляд: пружного півпростору. Розроблена методика прийнята до використання ДПІ “Український державний інститут по проектуванню металургійних заводів ” (Укрдіпромез) і проектним інститутом “Придніпровський промбудпроект ”.

Особистий внесок здобувача полягає в:

- розробці методики експериментального вивчення особливостей формування воронки осідання для однорідних основ, представлених пружним півпростором;

- для тих же умов у розробці методики експериментального вивчення взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на деформації їхніх основ; .

- виявленні взаємного впливу один на одного близько розташованих моделей фундаментів на деформації їхніх основ у вигляді пружного півпростору;

- розробці практичних рекомендацій з урахування взаємного впливу близько розташованих фундаментів різних видів на основи у вигляді пружного півпростору.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи обговорені й одержали позитивну оцінку на:

- науково-технічних семінарах кафедри основ і фундаментів Придніпровської державної академії будівництва та архітектури (ПДАБтаА) (2002-2003 р.);

- науково-технічній конференції з питань будівництва, ПДАБтаА (2003 р.);

- Польсько-Українському науковому семінарі (Дніпропетровськ, 2003 р.);

- науково-технічному семінарі в Полтавському національному технічному університеті (2003 р.).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в 8 друкованих роботах, у т.ч. 7 в збірниках наукових праць і 1 у науковому журналі (8 статей

надруковані у виданнях, що входять до переліку фахових видань, затвердженого ВАК України)

Структура н обсяг дисертації. В основу дисертації покладені результати експериментально - теоретичних досліджень, виконаних автором під керівництвом д.т.н., проф. Швеця В.Б. у період навчання в очній аспірантурі в 2001...2004 р.

Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновку, списку літератури і включає 141 стор. основного тексту, 75 рис., 63 табл. Список використаної літератури включає 114 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальніст; виконаної дисертаційної роботи, сформульовані мета і завдання досліджень. Наведено дані про наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

Перший розділ присвячений короткому огляду наявних досліджень, пов'язаних з дисертаційною роботою. Зроблено посилання на праці Герсеванова Н.М., Флорина В.А., Цитовича Н.А., Бауска Є.А., Бойка І.П., В’ялова С.С., Гельфанбейна А.М., Горбунова-Посадова М.І., Далматова Б.І., Довнаровича С.В., Сгорова К.С., Зарецького Ю.К., Клепикова С.Н., Кондіна А.Д., Коновалова П.А., Кушнера С.Г., Лучковського І.Я., Маркелової Т.В., Парамонова В.Н., Пастернака П.Л., Петракова А.А., Польшина Д.Є., Синицина А.П., Сотникова С.Н., Сорочана Є.А., Тугаєнка Ю.Ф., Улицького В.М., Фіамського О.Б., Черкасова І.І., Чорного Г.І., Шаповала В.Г., Шашкіна А.Г., Швеця В.Б. та ін., а також на роботи закордонних учених Терцагі К., Кезді А., Леонардса Д., Тейлора К., Шушкле Л., Byrmister D., Bjerum L., Капу М., Skempton A.

Аналіз наявних матеріалів дозволив сформулювати мету і завдання дисертаційної роботи.

В другому розділі наведені результати експериментального вивчення формування воронки осідання навколо твердих штампів (моделей фундаментів).

«

При проведенні експерименту ставилися такі завдання:

- виявлення якісної і кількісної картини формування осадочної воронки у твердого штампа різної (круглої, квадратної і стрічкової) форми;

- встановлення впливу осадочної воронки на осідання штампів, що знаходяться безпосередній близькості один від одного.

Il Q0Ç1

Рис. 1. Схема експериментальної установки для дослідів на грунті.

Для проведення експериментів була виготовлена спеціальна установка (рис.1.), ;о складається з лотка 1, завантажувального пристрою 2 і двох реперних плит 3 і 4. сновні несучі елементи звареного каркаса лотка виконані з профілю (швелер №5, дочок 50x50). Три бічних стінки і дно лотка виконані з листового металу жщиною 2.5лш. Одна з бічних стінок (2x1 м.) виконана з оргскла товщиною 1 Олш. ерфороване дно лотка дозволяло забезпечити рівномірний відтік води і при юбхідності видалення її через зливальний отвір. Як основу використовували зиродний ґрунт і модельний матеріал.

Досліди на модельному матеріалі (еластичний пінополіуретан) мали на меті дпрацювати методику проведення випробувань у лотку з ґрунтовою основою. При юведенні дослідів на модельному матеріалі використовувався той же лоток (рис.1.), :е конструкція завантажувального пристрою відрізнялася.

У лотку на ґрунтовій основі використовували штампи (круглий, діаметром к92см, квадратний 15х1сд<, стрічковий 5x5 Ослі) товщиною Юлш, виконані з металу, і модельному матеріалі для зменшення ваги штампи були зроблені з низькоплавкого :талу товщиною 5лш. Як показали досліди Довнаровича С.В., проведені в НДІ нов зі штампами діаметром від 3 см до 100см, деформації піщаної основи ідентичні, ічинаючи зі штампа d = 10см. Аналогічні‘результати отримані Гарєєвою Н.Б. у шНДІбуді (м Уфа) у дослідах на м’якопластичному суглинку: величина модуля

деформації, визначена на малих штампах (3.6, 11.3 і 15.7 см), відрізнялася середньому на 10% від значень, отриманих при випробуванні стандартного штамп с/=79.8 см. Таким чином, прийняті в дослідах розміри штампів задовольняли проведсі дослідження у НДІ основ і БашНДІбуді.

Як грунтова основа використовувався модельний матеріал - шар еластичног пінополіуретану (4 і 5 шарів) загальною товщиною 400 і 500 мм. Вибір модельног матеріалу замість ґрунту дозволив скоротити тривалість проведення випробувань з рахунок більш швидкої стабілізації осідання, а також одержати можливіст кількаразового використання його для випробувань. Товщина шарів у 400 і 500л<_ приймалася з умови Нсл >2.5Ь, де Ь- поперечний розмір штампа.

За даними штампових випробувань величина модуля деформац пінополіуретану виявилася в межах 70...130кДа, (у середньому \00кПа), коефіцієнт Пуассона за даними випробування кубиків розміром 60x60x60мм рівни і)= 0,33.

Випробування проводили в такій послідовності. На поверхні шар пінополіуретану по подовжній осі лотка на відстані 50 см від торцевих стіно установлювали послідовно круглий штамп і квадратний. По краях штампа і за йог межею встановлювали індикатори і фіксували їхні показання. Навантаження и штамп прикладалися по ЗОЯ, що відповідало тиску на штамп, рівному 1.33 кііі Кожне навантаження прикладалося так, що загальна його величина доводилася д 120# (5.32 к Па). Результати дослідів для квадратного і круглого штампа на ша] 50см наведені на рис.2.

, і

Расстояние между индикаторами, і 1 см І

І 0 20 40 60 і

!

І 1 0 т------—Д *---------------і Рис.2. Результати дослідів із квадратним і

■ І 10® _________________________ | круглим штампом на модельному матеріалі.

| квадратный —•—круглый]

і_ - ‘ -------:----- —...........' 1

Вивчення формування деформаційної воронки проводили для двох вид: основ: з незв'язного ґрунту (пісок дрібний) і з глинистого ґрунту - супіску

тлинку. Підготовка основ з піщаного ґрунту робилася шляхом пошарового сладання в лоток шарами товщиною 20 мм із дозволоженням до оптимальної шогості й ущільненням його ручною трамбівкою. Основа зі зв'язних ґрунтів армувалася з глинистого ґрунту на границі супісок - суглинок з наступними іасифікаційними показниками 0.19 < \Ур < 0.21, 0.27 < АУь < 0.29. Основу дготовляли шляхом пошарового укладання ґрунту в лоток, дозволожували його до ітимальної вологості Wo = Wp і ущільнювали ручними трамбівками до заданої ільності. Навантаження на підготовлену основу передавали окремими ступенями, зникаючи з маси рами завантажувального пристрою. Деформації основи імірювали за допомогою індикаторів ИЧ з ціною поділки 0,01 мм.

Дослідами встановлювали залежність формування воронки як від виду ґрунту в'язні і сипучі), так і від їхнього фізичного стану (від ступеня вологості піщаного іунту і від показника текучості глинистого ґрунту, значень їхньої щільності), ипробування проводили для однорідної основи товщиною 500....600 мм, зедставленої як шаром дрібного піску, так і суглинку твердої, напівтвердої і ’якопластичної консистенції. Для прийнятих розмірів штампів і зазначених товщ іунту досліджувані основи прийнято вважати пружним напівпростором. Характер квитку осідання штампів при максимальному в кожнім досліді тиску для різних ідів основи наведений на рис. 3.

Рис. 3. Осідання штампів площею 225 см2 на

Р, кПа

різних видах основ.

о

50

100

150

200

1,2- відповідно квадратний і круглий штампи

на піску;

3,4- відповідно квадратний і круглий штампи на суглинку твердої і напівтвердої консистенції,

5-квадратний штамп на суглинку

2

— А—3 -а-4 -»—5

м’якопластичної консистенції.

На рис. 4 представлені дослідні дані по формуванню осадочної воронки. У шежності від виду ґрунту воронка фіксувалася на відстані (1...2)-Ь. Причому при

менших величинах осідання ґрунту за межами штампів осадочна воронкі поширювалася на більшу відстань у суглинку твердої консистенції і дрібному піску,

о

Расстояние между индикаторами, в см

10

20

зо

40

Рис.4. Розвиток осадочної воронки на різних видах основ.

и 10

Е

Е 8

1....5 позначення згідно з рис.З. 6 - стрічковий штамп.

16

Аналіз результатів випробувань на пінополіуретані показав, що:

- лінійна ділянка графіка осідання-навантаження спостерігається ні початковому етапі навантаження;

- осадочна воронка поширюється від краю штампа на відстань, яка приблизн< дорівнює в середньому М штампа.

Аналіз результатів випробувань на зв'язних і незв'язних ґрунтах дозволи встановити:

- розміри осадочної воронки при однаковій щільності залежать від вид; ґрунту; у піщаних ґрунтах воронка приблизно в 1.2 рази більша, ніж у глинистому;

- осадочна воронка в піщаному ґрунті поширюється в сторони від краю штамп; в середньому: для круглого - на 1.2<і, для квадратного - на 1.35Ь і для стрічковогі більш як 3.0Ь;

- в однорідній маловологій глинистій основі зона розвитку воронки осідани фіксувалася на відстані до 1.06;

- при максимальному тиску глибина воронки осідання на відстані 0.5Ь складал близько 1 мм, при цьому осідання штампа було 6.5мм;

- поширення воронки на шарі однорідного м’якопластичного суглинк досягало 0.8Ь, далі спостерігалося випирання ґрунту.

- при осіданні штампа 14,64лш глибина воронки на відстані 0,5Ь була 1.22мм.

Результати досліджень формування воронки осідання на модельному матеріалі і рунті опубліковані в роботах здобувана [1,5,6].

У третьому розділі наведені матеріали експериментального вивчення заемного впливу моделей фундаментів (штампів) на деформації їхніх основ, експерименти проводили на модельному матеріалі і на ґрунтовій основі в лотку. Іри проведенні дослідів використовували те ж устаткування. Оскільки необхідно іуло змоделювати роботу двох поруч розташованих моделей фундаментів, то астосовували дві незалежні системи завантаження штампів.

Випробування на модельному матеріалі Для одержання якісних картин по деформації основ були використані іиготовлені з дюралюмінію дві комбінації штампів: два круглих і сполучення :руглого і квадратного. Кожна ступінь навантаження в ЗОН витримувалась до мовної стабілізації деформації моделі основи, що відповідала 0.01 мм/год.

Максимальне навантаження на перший штамп складало 60Н і на другий 120Н. 1а. рис. 5 показане порівняння деформацій модельної основи при різній комбінації іпливаючих штампів для відстані між штампами 1,0Ь.

0 10 23 ЗО 40 шдо ' Рис-5ГРаФік розвитку деформацій

юзташуванні штампів один від одного на відстані, меншій його ширини, необхідно зраховувати можливість появи додаткових осідань від штампа, що стоїть поруч. Випробування на зв’язних і незв'язних ґрунтах

У дослідах по взаємному впливу штампів на різних видах ґрунтових основ були

0

модельної основи при різній комбінації штампів при відстані між штампами 1 .ОЬ.

1-вплив квадратного штампа на круглий;

2-вплив круглого штампа на круглий;

3-вплив круглого штампа на квадратний.

При зближенні штампів взаємний вплив стає більш відчутним. Так, при

¡ідстані між штампами 1.0Ь

спостерігається ріст кренів штампів. При

використані чотири комбінації штампів: два круглих штампи, сполучення круглого

і квадратного штампів, круглого і стрічкового, квадратного і стрічкового. Круглий 0І6,92 см, квадратний зі стороною 15.0 х 15.0 см, стрічковий зі сторонами 5.0 * 5С см. Результати наведені на рис. 6-8. На рис. 6 і 7 навантаження на лівий штамп 133 кПа, на правий 177кПа, на рис. 8 навантаження на лівий штамп 88кПа, на правий 177 кПа.

20

40 50

СМ

> 1т

Із

О

4

Рис.6. Дослідні значення осідань спільної воронки осідання в шарі піск> при відстані між штампами, а - І.ОЬ і б - 1 -5Ь: 1 - вплив круглого штампа на круглий;

2 - вплив круглого штампа на квадратний; 3 - вплив квадратного штампа на круглий.

і 0 і ї 0 —

20

40

10 20 ЗО 40 СМ 50 |

І 2 я

-2 ;

Рис.7. Дослідні значення осідання спільної воронки осідання в шарі піску при відстані між штампами, а - І.ОЬ і б - 1.5Ь: 1- вплив стрічкового штампа на круглий; 2

- вплив стрічкового штампа на квадратний.

"1Г

о

0 т---

40

Рис.8. Дослідні значення осідання спільної воронки осідання в шарі суглинк) при відстані між штампами, а - 1,0Ь і б - 1.5Ь: 1 - вплив круглого штампа на круглий

2 - вплив круглого штампа на квадратний; 3 - вплив квадратного штампа ш круглий.

Аналізуючи наведені на рис. 6- 8 матеріали, можна відзначити, що:

- застосована методика дослідів дозволила встановити взаємний вплив штампів

іа деформації їхніх основ;

- взаємний вплив штампів на осідання поверхневих марок на усіх видах рунтових основ, включаючи модельний матеріал, істотно позначається при іідстані (0.75 - 1)Ь;

- при відстані між штампами понад 2Ь чи 2й взаємний вплив штампів на іеформації їхньої основи не позначається;

- у незв'язних ґрунтах взаємний вплив фундаментів на деформації їхніх основ іри менших по величині осіданнях виявляється в більшій мірі, ніж у зв'язних рунтах.

Результати досліджень по третьому розділу опубліковані в [8].

У четвертому розділ! наводиться методика розрахунку воронки осідання і »екомендації з встановлення взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх

)СНОВ.

Для визначення виникаючих напруг у ґрунтовому масиві за межами свадратного чи прямокутного штампа використане відоме рішення Ж. Буссінеска, іаведене А.Лявом для розподіленого по площі навантаження q до виду

(1)

ст1 = д • кі

сіі; і сії] - розміри елементарної площадки, виділеної усередині завантаженого тиском ц контуру з розмірами 1 х Ь; х, у і г - координати точки, для яко' визначаються напруги.

Розглянута також задача про розподіл напруг у будь-якій точц напівпросторів від рівномірно розподіленого смугового навантаження шириною 2а Щоб знайти напруги в точці (х,г) від сили, прикладеної в точці (£,0) і рівної д.сі^ використовуємо вираз .

_ +а З

ЯГ _{[(Х-ї)2+22]2 Ь О:

Рішення рівняння (3) звичайно наводиться в науково-технічній літератур: тільки під центром завантаженої площі. Визначення напруг за межами площ навантаження не наводиться. Рівняння (3) можна представити у вигляді:

(4)

9 +а У3

К2 = -.{-----------

я _'[(*-£) +г ]

Для визначення виникаючих напруг у ґрунтовому масиві за межамґ круглого штампа використане відоме рішення Ж. Буссінеска, наведене дл> розподіленого по площі навантаження q до вигляду

З.д.г^ 2?а^р-с1р-сі(р 2л 0 0 і*5 де а - радіус круга, і? - величина радіуса-вектора, що дорівнює Я = (р2 + Ь2 + г? - 2-Ь-р С08(р)І/2.

Точне рішення для виразу (5) є тільки для напруг у точках, розташованих пс осі 2 для Ь = 0, тобто для центра круга.

Вираз (5) можна представити як

а2 = д-к3, (6)

Подвійний інтеграл у виразі (1, З, 6) не має точного рішення. Тому для визначення значень к;, к2, kj зроблене чисельне рішення в системі MathCad. Значення цих коефіцієнтів зведені в таблиці, що наведена в дисертації. Знаючи величини kj, к2, к3 по формулі (1,3,6), можна знайти значення Cz на будь-якій

глибині для будь-яких точок, розташованих як усередині завантаженої площі, так і за її межами.

Далі, за знайденим значенням Oz з використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно-деформівного напівпростору з умовним обмеженням глибини ггисливої товщі по формулі (7) методом пошарового підсумовування можливо визначати осідання поверхні ґрунту в будь-якій точці.

п стт; ‘ h;

це /? - коеф іцієнт, рівний 0.8;

а2 - середня напруга у виділеному і-м шарі висотою /г,;

Е, - модуль деформації і-го шару.

Визначення розрахованих значень осідання у воронці осідання для випробуваних моделей фундаментів зроблено в такий спосіб. Глибина стисливої говщі і розташування шарів ґрунту приймалися такими ж, як і в проведених гкспериментах у лотку.

При розрахунку осідання значення модуля деформації були обчислені відповідно до дослідних штампових випробувань по формулі ИІлейхера і прийняті рівними: для суглинку твердої і напівтвердої консистенції в середньому '3,4...3,8)А//7а, для м’якопластичної Е (2....2,5) МПа і для дрібного піску 'J...\\)МПа. Значення коефіцієнтівПуассонаприйняті згідно з довідковими даними.

На рис. 8-а наведені значення розрахованих осідань поверхні грунту за межами площі завантаження при тиску на штамп 177 кПа. Нульовій точці відповідає

осідання краю штампа при товщині шару 50см.

Зона істотного впливу обмежувалася осіданням денної поверхні, що приймалася рівною 10% від осідання штампа. З рис. 9 випливає, що область воронки осідання в залежності від виду штампа і ґрунту поширюється на величину (1 - 1.5)6 для круглого і квадратного і 2.0Ь для стрічкового.

Расстояние от края штампа 0 10 20 ЗО см 40

-ленточный -

-квадратный -

-круглый І

Расстояние от края штампа

0 10 20 ЗО см 40

-ленточный -

-круглый

й!

Рис. 9. Розвиток осадочної воронки при різних видах штампів а- для шару піску 50см. б- для шару суглинку 5Ослі.

Для кожної відстані між штампами були визначені значення коефіцієнтів к}, к,2 і

кз і потім розраховані напруги при відстанях між штампами відповідно 2,0Ь , 1,5Ь і

1,0Ь. За значеннями цих напруг визначені осідання поверхні між штампами. Ці осідання наведені на рис. 10 для піщаного ґрунту і на рис. 11 для глинистого. На зазначених рисунках навантаження на лівий штамп 133 кПа, на правий 177кПа.

: а)

І

! 2 1 1 й : СО 2

Рис. 10. Розраховані значення осідання спільної воронки осідання в шарі піску прі відстані між штампами, а - 2.0Ь, б - 1.5Ь і в - І.Ь: 1 - вплив стрічкового штампа ні квадратний; 2 - круглого штампа на круглий; 3 - квадратного штампа на круглий.

а) о

О !■-

Рис. 11. Розраховані значення осідання спільної воронки осідання в шарі суглинку при відстані між штампами а — 1.5Ь і б - І.ОЬ.

1 - вплив стрічкового штампа на квадратний; 2 - круглого штампа на круглий;

З - квадратного штампа на круглий.

Як випливає з рис. 10 і 11, найбільша воронка осідання поза залежністю від

іідстані між штампами відзначається при взаємному впливі стрічкового штампа на

гвадратний і найменше осідання при однаковій площі штампів було в стрічкового.

Виходячи з проведених експериментів і пропонованої методики розрахунку

юронки осідання і взаємного впливу штампів, було проведене зіставлення

»триманих результатів. Як приклад на мал. 12 і 13 наведене порівняння дослідних і

юзрахованих осідань для піщаної і суглинної основи .

а)

0

0 т

1

5 2

О ¡ю 1 І 10 см 20 |

, о

!

■ 5 1 5 , уУ —V і і

10

см 20

Рис. 12. Порівняння дослідних осідань з розрахованими на шарі піску при відстані ,0Ь між а) круглими штампами; б) прямокутним і круглим; в) стрічковим і круглим.

1 - розраховані, 2 - дослідні.

Рис. 13. Порівняння дослідних осідань з розрахованими на шарі суглинку при відстані 1.0Ь між а) круглими штампами; б) прямокутним і круглим; в) стрічковим і круглим. 1 - розраховані, 2 - дослідні.

4

З рис. 12 і 13 випливає, що розраховані і дослідні значення осідань у межах воронки осідання досить близькі.

Результати досліджень по четвертому розділу опубліковані в [2,3,4,8].

висновки

1. Аналіз розрахункових формул, наведених у літературі по визначенню розмірів осадочної воронки, показав, що розрахункові дані відрізняються від дослідних, і в ряді випадків - значно.

2. Розроблена методика проведення експериментів дозволила вивчити процес формування воронки осідання й установити взаємний вплив твердих штампів на деформації їхніх основ.

3. Проведені експериментальні дослідження виявили:

- можливість використання модельного матеріалу - пінополіуретану для вивчення деформування грунтових основ;

- особливості формування осадочної воронки для фундаментів різної форми підошви в залежності від переданого навантаження і виду ґрунту.

4. Досліди показали, що вплив різних видів штампів позначається на розмірах воронки осідання. Найбільша воронка осідання в частках від ширини штампе відзначена для стрічкового фундаменту.

5. Розміри осадочної воронки в залежності від виду ґрунту і переданого тиск) поширюються від краю штампа для квадратного і круглого на величин)

(0,75...1,25)6, де Ь - ширина або діаметр. На відстані понад (1,5 - 2,0)6 осадочш

воронка малозначима.

6. Дані випробувань показали, що врахування впливу близько розташований круглих і квадратних штампів варто робити при відстані між їх краями до 1,256 для стрічкових до 3,0 Ь.

7. У незв'язних ґрунтах взаємний вплив фундаментів на деформації їхні; основ при менших по величині осіданнях виявляється в більшій мірі, ніж у зв'язних.

8. Розрахунок напруг під підошвою круглого, квадратного і стрічкового фундаментів у вертикальних перерізах, що відстоять від центра, поєднаний з математичними труднощами, що не дозволяють одержати рішення у вигляді кінцевої формули. Для ліквідації цього пробілу проведене чисельне рішення задачі по визначенню значень коефіцієнтів впливу кь к2 і к3, за допомогою яких при заданому навантаженні можуть бути визначені вертикальні напруги <тг по глибині.

9. Розроблено практичні рекомендації з розрахунку воронки осідання і встановленню взаємного впливу фундаментів різної форми на деформації їхніх зснов ; розраховувані осідання близькі до дослідних.

10. Розроблені рекомендації прийняті до використання в проектних інститутах ‘Укрдіпромез” і “Придніпровський промбудпроект”.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПАРЦЬ ЗДОБУВАНА

1. Маркелова Т. В., Хамис Х.М. Халаф, Зияд М.М. Сальха. Формирование зсадочной воронки у круглого и квадратного штампов // Вісник Придніпровської іержавної академії будівництва та архітектури. — Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2002, V» 2. - С. 41-45.(Внесок здобувана - розробка методики і проведення експериментів)

2. Хамис Х.М. Халаф. Распределение напряжений в грунте от равномерной іагрузки, приложенной к круговой площади II Вісник Придніпровської державної ікадемії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2002, № 3. — С. 50-53.

3. Хамис Х.М. Халаф, Зияд М.М.Сальха. К расчету осадочной воронки при г'чете взаимного влияния близко расположенных фундаментов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2002, № 4. - С. 40-44. .(Внесок здобувача - проведення експерименту, шаліз результатів).

4. Швец В. Б., Хамис Х.М. Халаф, Зияд М.М.Сальха. Расчет воронки оседания в эсновании для различных видов фундаментов // Збірник наукових праць Придніпровської державної академії будівництва та архітектури та Варшавського

технічного університету. - Дніпропетровськ, 2003, № 11. — С. 257-260. (Внесок здобувача - аналіз експериментальних даних).

5. Хамис Х.М. Халаф Образование осадочной воронки в основании круглых и квадратных фундаментов // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение», выпуск № 23. - Днепропетровск, 2003. - С. 118-121.

6. Швец В. Б., Хамис Х.М. Халаф Образование осадочной воронки в основании круглых и квадратных фундаментов // Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка, Серія: Галузеве машинобудування, будівництво, випуск 12. - Полтава, 2003. - С. 257-261.(Внесок здобувача — аналіз дослідних даних, розробка методу розрахунку).

7. Хамис Х.М. Халаф Взаимное влияние моделей жестких штампов разной формы на деформации их оснований // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2003, № 12. - С. 51-56.

8.Щвец В.Б., Хамис Х.М. Халаф, Зияд М.М.Сальха, Горлач С.Н. Экспериментальные исследования и расчет осадочной воронки в основании для различных видов фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. -2003.- №6.С.14-17. (Внесок здобувача - аналіз експериментальних даних, розробка методу розрахунку).

Анотація

Хаміс X. М. Халаф “Деформації основ близько розташованих фундаментів різної форми в умовах лінійно-деформівного напівпростроу” - рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.02 - Підвалини і фундаменти: Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2004.

Робота присвячена експериментально-теоретичному дослідженню утворення воронки осідання навколо моделей твердих фундаментів (штампів) різної форми підошви на основі різної зв’язності в умовах лінійно-деформівного напівпростору.

На основі отриманих матеріалів встановлено взаємний вплив моделей фундаментів на деформації їхніх основ.

Проведеними дослідженнями виявлено, що формування осадочної воронки залежить від форми підошви дослідних фундаментів, виду грунту і переданого навантаження. Найбільша воронка осідання в частках від ширини підошви відзначена для стрічкового фундаменту. Дані випробувань показали, що врахування впливу близько розташованих фундаментів варто робити на відстані між їх краями до 1.25Ь для круглого і квадратного і З.ОЬ для стрічкового, где Ь- їхня ширина. У незв’язних грунтах взаємний вплив фундаментів на деформації їхніх основ при менших по величині осіданнях виявляється в більшій мірі, ніж у зв’язних.

Ключові слова: штамп, модельний матеріал, зв’язна і незв’язна основа, осідання, воронка осідання, взаємний вплив.

Аннотация

Хамис X. М. Халаф «Деформации основания близко расположенных фундаментов различной формы в условиях лннейно-деформнруемого полупространства» - рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по :пециальности 05.23.02 - Основания и фундаменты. Приднепровская

государственная академия строительства и архитектуры. Днепропетровск, 2004.

Работа посвящена экспериментально-теоретическому исследованию эбразования воронки оседания вокруг моделей жестких фундаментов (штампов) различной формы подошвы на основании различной связности в условиях линейно-цеформируемого полупространства.

Экспериментальные исследования выполнены в грунтовом лотке размером в плане 200x100 и высотой 100 см с жесткими штампами круглой 0 16,92см, квадратной 15x15 см и ленточной 5x50 см формы подошвы.

В качестве основания использовали модельный материал (пенополиуретан), мелкий песок и суглинок различной консистенции.

Разработанная методика проведения экспериментов позволила изучить особенности образования воронки оседания и установить взаимное влияние жестких штампов на деформации их оснований.

Проведенные экспериментальные исследования выявили: возможность

использования модельного материала для изучения деформирования грунтовых оснований при испытаниях с грунтовым основанием, установлены особенности формирования осадочной воронки для моделей фундаментов различной формы подошвы в зависимости от передаваемой нагрузки и вида основания. Влияние вида штампа сказывается на размерах воронки оседания. Наибольшая воронка оседания в долях от ширины отмечена для ленточного штампа.

Размеры осадочной воронки распространяются на величину (0,75—1,25)Ь для круглого и квадратного и до З.ОЬ для ленточного, где Ь- ширина или диаметр от края штампа. На расстоянии свыше (1,5-2,0)Ь осадочная воронка малозначима.

Учет влияния близко расположенных штампов следует производить при расстоянии между их краями до 1.25Ь для круглого и квадратного и до З.ОЬ для ленточного.

В несвязных грунтах взаимное влияние фундаментов на деформации их оснований при меньших по величине осадках проявляется в большей мере, чем в связных.

Проведено численное решение задачи на определенных вертикальных напряжениях 02 по глубине с использованием коэффициентов влияния, полученных по программе МаЛСас! для различных расстояний за пределами загруженной площади. С использованием полученных напряжений с учетом влияния близко расположенных фундаментов определены осадки за пределами загруженной площади разной формы подошвы. Рассчитанные размеры осадочной воронки согласуется с данными, приведенными в литературе по размерам наиболее напряженной зоны в основании жестких фундаментов.

Предлагаемая методика расчета воронки оседания и на этой основе взаимного влияния моделей фундаментов в целом качественно и, отчасти, количественно адекватна эксперименту и может быть использована для практических расчетов.

иболыиие расхождения в значениях осадок по расчету и эксперименту отмечены я суглинка с консистенцией /¿>0.5.

Практические рекомендации по установлению взаимного влияния близко ¡положенных фундаментов на деформации их оснований в условиях упругого ^пространства приняты к использованию проектными институтами риднепровский промстройпроект» и «Укргипромез».

Ключевые слова: штамп, модельный материал, связное и несвязное основание, 1дка, воронка оседания, заимовлияние.

Sam шагу

lamis К. М. Khalaf “Deformations of the basis of the closely set bases of various ms in conditions of linearly deformable half-subspace ’’-Manuscript.

The candidate of technical sciences dissertation on a specialty 05.23.02,- Footings

I foundations. Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, iepropetrovsk, 2004

The work is devoted to experimentally- theoretical research of setting funnel mation around the models of hard foundations of basements various shapes (round, lare, belting) on the data of researches showed that the account of influence of closely ated foundations should be done at the distance between their edges up to 1.25b for nd and square stamps and up to 3.0b for belting stamp, where b is the wideness or meter of the stamp. The largest setting funnel is marked for belting foundation. In oherent soils mutual influence is greater than in coherent soils.

Key words: stamp, model material, coherent and incoherent foundation, setting, ;ing funnel, mutual influence.