автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние упруго-пластического основания ленточного щелевидного фундамента

НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

.. ....... АКАДЕШ СТРОИТЕЛЬСТВА

; >> > ■ 1 »

2 Ц МАР 1?П7

На правах рукописи КОЖЕВНИКОВА СНЕ1АНА ВИТАЛЬЕВНА

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ОСНОВАНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ЩЕЛЕВИДНОГО ФУНДАМЕНТА

Специальность 05.23.02 - "основания и фундаменты".

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1£Р7

Работу выполнена на кафедре инженерной геологии оснований и фундаментов Новосибирской государственной академии строительства.'

Научный руководитель - кандидат технических изук, профессор

А.П. КрЙЕоротов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, чл.-корр. Академии Транспорта Ю. И.Соловьев '

, кандидат технических наук, доцент

Ю.И.Бик

Ведущая организация - Научно - исследовательский и проектный институт ''Агропром"

Защита сестоится"28" апреля 1997г. в 15 часов ,на заседании диссертационного совета К 064.04.01 в Новосибирской государственной академии строительства по адресу: 630008, г.Новосибирск, ул. Ленинградская. ИЗ. учебный корпус, аудитория 406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАС.

Автореферат

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук, доцент й '. А. А.Нользеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с развитием малоэтажного строительства вопросы снижения стоимости и трудоемкости егъ яв-ояится ресьма актуальными. Как известно, объем материала к сто-вдостй работ кулевого составляет большую часть от общей юли строительства, поэтому поиски рациоаальньх конструкция фундаментов могут привестг! к существенной экономик зил. зредств,. времени для изготовления фундаментов, а следовательно - к сюгаешш общей стоимости здания.

Цель работы - оценка влияния пластических деформация грунта на характер распределения напрянений в оснозании, осьдки и фочность ленточного щелезидногс фундамента с разработкой зспо-югательных графиков, используемых при проектировании рассмат-жваемого типа фундаментов. Для достижение поставленной цели ютребовалось:

1. Заявить характер напряженно - деформированного состояли (н.д.с.) грунтового основания П - образного Фундамента на сзм диапазоне возрастания внешней нагрузки; отметить особен-всти н.д.с. оснозаяия вдоль центральной вертикали системы фундамент - основание", вдоль угловой вертикали, з контактной бласти фундамента с основанием.

2. С использованием ПЭВМ произвести расчеты осадок и пронести щелевидных фундаментов в широком диапазоне изменения ме-акических характеристик грунтового основания.

3. Выявить некоторые специфические вопросы взаимодействия елевидных фундаментов с основанием (влияние сцепления фунда-ента с грунтом, изменение формы и размеров этих фундаментоп^.

4. Сравнить полученные расчетные дадаыо с имеющимися зкс-

1

перяментальными данными, а также о результатами решения линейной задачи. .

5.' На основе обобщения полученных результатов построит! графики осадок щелевидных фундаментов для большого диапазон; изменения механических характеристик грунтов основания при увеличении нагрузки от нуля до предельной по устойчивости основания, то - же-для внутренних усилий в опасных сечениях щелевид-ного фундамента. ;

Научная новизна работы - заключается в выявлении особенностей' н. д. с. . грунтового основания одной из наиболее экономичных разновидностей ленточных щелевидных фундаментов на всем диапазоне увеличения внешней нагрузки с учетом влияния пластических деформаций грунта.

ботке вспомогательных графиков для расчета П - образных фундаментов по I и II группам предельных состояний.

Апробация работы, Основные результаты исследований доложены в институте Красноярскгражданпроект, Красноярском Государственном Строительном Университете на кафедре ГИСиФ. Сибирско{ государственной горно - металлургической академии (СибГГМА) нг кафедре инженерных конструкций, представлены в тезисах научно -технических конференций лрофессорско - преподавательского состава Новосибирской государственной академии строительства,(НГАС ранее НИСИ) - (Новосибирск 1993 - 1996г.), на международной научно - технической конференции СибГГМА (Новокузнецк - 1995г.). на 13-й международной научно практической науковедческой кон-

'■• "а-':. . ';

ференции НГАС (Новосибирск - 1995г.). на 6-ой международной конференции по железобетону.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения. четырех глав, выводов и заключения, списка использованных источников, приложения. Диссертация изложена на 229 страницах и включает 134 страницы машинописного текста, 70 рисунков, И таблиц. Список использованных источников состоит из 146 наименований. . ■

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

ро введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, дана общая характеристика работы.

р рервой главе работы сделан краткий обзор конструктивных вариантов малозаглубленных фундаментов (предложения А.И. Догадай,по (1968), В.Жулина (1966). В.Е.Иванова (1947), Л.С.Некрасова (19595, В.В.Павлова (1992). В.С.Сажииа (1991), М.Скткиковз, В.Рощина (1968), М.И.Смородинам (1268), Е.А.Сорочана ;1562), Л.Н.Шутенко (1939), В.А.Якушева (1959)) для малоэтажного строительства. Рассмотрены особенности работы этих фундаментов, отмечены их достоинства и недостатки.

Результаты проведенного обзора позволили сделать вывод о том, что более экономичным фундаментом является щелевидяый П -образный ..енточный фундамент, - он обладает низкой магеркало- и

3

трудоемкостью, отличается простотой и технологичностью изготовления. К.т.н. В.Б.Ивановым выполнено большое количество натурных. полунатурных к лабораторных испытания таких фундаментов; на П - образных фундаментах построено 140 одно- и двухэтажных здания р г. Новосибирска и Новосибирской области.

Для решении практических задач мокно использовать различные модели нелинейно - деформируемых грунтовых оснований, однако применение многих из них требует большой подготовительной работы по выявлению закономерностей пластического течения грунтов. Практическое использование этих моделей связано также с трудностями составления расчетных программ, отсутствием их в печати. Наиболее простой и доступной для инженерных расчетов является программа, разработанная проф.А.Б.Фадеевым, в связи с чем она и принята для решения поставленной задачи.

Во второй у ласе с использованием программы "Геомеханика" проведена оценка степени влияния пластических деформаций на н.д. с. грунтового основания.

I

Для выявления наиболее характерных особенностей н.д.с. рассмотрено грунтовое основание в «начальной» и «конечной» стадиях его нагружения. С этой не целью в расчетах приняты гипотетические характеристики прочности грунта, отражающие «минимально» и, «максимально» прэчные грунты (I и II - соответственно).

Расчеты выполнены для случаев жэсткого полосового штампа и равномерно распределенной голосовой нагрузки. Графики осадок загруженных участков получены криволиьейньмм, осадки превышали расчетные по СНиП 2.С2.01-03.

Значения минимальных главных напряжений б, на некоторой

глубине в точках центральной вертикали загруженного участка

&

имеют максимум, а минимальные напряжения б3'меныиз. ..чем в решениях теории упругости (т.у.). При больших нагрузках в решении нелинейной задачи н.с. более близко к предельному вблизи загруженной полосы и более далеко - в точках, достаточно удаленных от штампа, в то время, как в решении т. у. практически весь невесомый массив вне загруженного участка находится в условиях, весьма близких к предельному состоянию или даже в предельном состоянии. В целом, н.д.с. упруго - идеальнопластического и линейно - деформируемого оснований существенно различаются и. как правило, с увеличением нагрузки разница увеличивается.

Влияние пластических деформаций на н.д.с. основания щеле-видных фундаментов по сравнению с традиционными решениями т. у.. будет еще большим, что и подтверждается результатами последующих расчетов.

р третьей главе еыполнен анализ н.д.с. основания щелевид-ных фундаментов мелкого залокения с применением модели упруго -идеальнопластической среда. Расчетная область (плоская деформация) имела размеры ЗЬх2. ЗЬ(Ь- ширина подошвы фундамента) и была разбита на 502 треугольных конечных элемента (т.к.з.), использовались условии геометрической симметрии щелевидногп фундамента и его основания. Загружеяие П-оСразного щелевкдного фундамента проводилось ступенями п сче? шагового вертикального смещения фундамента. Характеристик грунтовой среда варьировал л б широких пределах: Е - от 5 м!1а до 20 мПа; <р - от Ш0 до 30" ; с - от 0.005 иПа до 0.030 иПа; ? -17.000 кН/ма ; V -0.3; где Е. <р . с . у . V - соответственно - модуль деформации, угол внутреннего трения, сцепление, удельный вас. коэффициент Пуассона среды.

Результаты расчета осадок П - образных телевидных йунра ментов. Графики осадок фундаментов в общем случае криволинейны Величина осадок, в первую очередь, определяется величиной моду ля деформации грунта. Влияние пластических деформаций на вели чину ооадки при прочих равных условиях тем больше, чем меньш модуль деформации. При изменении величин прочностных характе ристик ф и с выяснилось, что влияние их на величину осадки дос таточно велико - меньшим значениям прочностных характеристи: соответствует более интенсивное нарастание осадок.

Отклонения расчетных значений осадок от результатов, уста ковленных с применением метода послойного суммирования деформа ций на начальном этапе нагружения невелики; с возрастание наг рузки они все более увеличиваются.

Влияние Формы подошвы ленточного Фундамента на особенносп н-д. с. его основания. Рассмотрены ленточные фундаменты одинаковых размеров - сплошной с выступом средней части на подошв! (1). сплошной - прямоугольного сечения (2). щелевидный с выемкой глубиной 0.5^ (3), то ке - с выемкой глубиной П (4); Ь'О.бы - заглубление фундамента; Ь=0.64м - ширина фундамента.

Расчеты выполнены для "слабого" грунта I при значениях: Е»5мПа; «Р"15°: с-0. 005кПа; и "прочного1' грунта II - Е-20мПа: «р-зо°: с-о.озомПа.

. Полученные графики осадок во всех елучеях криволинейны. КриБолинейность зависит от показателей деформируемости и прочности. В контактном слое под Фундаментами 1..4 эпюры б! /рсг (С./'рср), при прочих равных условиях имеют различную форму. Замечено увеличение напряжений б^Рср (б3 /рср) под краями вкстуш фундамента 1, у края фундамента 2. под подошвой стенки фуида-

6

нтов - 3, 4. и уменьшение напряжений - под подошой грунтозых рдечников. На большей глубине (например, при 2*1,25Ь) форма ор распределения напряжений б,/рср. б3/рср в горизонтальном травлении слабо зависит от формы фундамента.

Значения б1Урср (б3/рср) вдоль центральной вертик&ш с ^биной несколько увеличиваются и имеют максимум на глубине [1.5Ь (г отсчитывается от поверхности основания).

Степень приближения напряженного состояния среды к пре-шному оценивалась характеристикой -б3/б,; предельное зна-ше установлено по зависимости Мора - Кулона. Области премного напряженного состояния•занимают площади, охватывающие

I определенных нагрузках точки как'центральной, так и угловой

/

1тикалей. Таким образом, н.д.с. грунтового основания с раглич-: формой подошвы щелевидных фундаментов отличается от н. д. с. ования сплошного фундамента, что необходимо учитывать при вотировании щелевидных фундаментов.

Напряженно - деформированное состояние основания П - об-ноу:о аел$видног.Р .фундамента. Сравнение результатов расчета олнялось для "слабого" и "црочного" грунтов, упомянутых выше.

Установлено, что модуль деформации Е (при прочих равных овиях) мало влияет на величину и характер распределения нап-эний б| и б3 в основании.

Оценена степень влияния удельного сцепления на очертания р главных напряжений. В качественном отношении форма эпюр любом значении сцепления аналогична: при "малых" нагрузках 1тральная вертикаль) - влияние механических характеристик 1та на форму эпюр практически не сказывается, а при "боль-:. ' , нагрузках оно становится достаточно заметным: при равных

7

ступенях смещения фундамента большим значениям сцепления соответствуют большие значения средних давлений на грунт.

В связи с тем. что в проектной практике обычно принимается простейшая форма малонагруженных фундаментов прямоугольного сечения. результаты расчета нелинейной задачи сравнивались нами с линейным решением т. у. для .равномерно распределенной нагрузки, что дало возможность оценить ошибки, вызванные чрезмерным упрощением граничных условий в расчете н.д. с. оснований.

Результаты расчета прочности П - образных шелэвидных йун-даментов.Расчёт усилий в опасных сечениях фундамента возможен лишь в случае, когда установлен характер реактивных давлений грунта по контактным поверхностям, поэтому нами были рассмотрены два типа контактирования фундамента с грунтовым основанием: тип 1-е учетом полного слипания грунта основания с внешней боковой поверхностью фундамента, тип 2 - с учетом полного проскальзывания грунта по внешней боковой поверхности фундамента.

В расчетах принимались механические характеристики "слабого" и "прочного" грунтов - I и II соответственно.

1

При полном "слипании" фундамента с грунтом напряжения под подошвой стен фундамента 6г/рср и под подошвой плиты Фундамента бг'/р,.р оказались существенно неодинаковыми. Распределение нормальных бх/рСр и касательных тХ2/рер напряжений по внешней грани стен достаточно неравномерно. Такую форму эпюр б, '/рср при полном слипании грунта (тип 1) с боковой поверхностью фундамента трудно согласовать о поведением фундамента, расположенного в основании из любого вида нескального грунта; очевидно, что расчетная схема, учитывающая отсутствие слипания среда с наруяииыи гранями стенок фундаментов, лучше отражает

8

шькые условия. Ординаты эпюр по внутренней грани стенок :'/рСр (ъ'хтУ'Рср) увеличиваются по -глубине. Очертание эпюр /рср и б2'/рср при учете проскальзывания фундамента по грунту »добно описанному выше. Напряжения бх'/рср (т'Х2/рср) с учетом шкого, слипания грунта {-тип 1). основания с внешней боковой по-¡рхн^стью фундамента отличаются незначительно от аналогичных .ачений в случае полного проскальзывания грунта (тип 2).

Форма полученных эпюр напряжений позволила сделать еывод о стоположении опасных сечений - в средней части плиты фунда-нта (1-1), и п верхней части стенки Фундамента (2-2). Для их сечений по общим правилам механики были вычислены изгибаю-е моменты М,Мг.2, и перерезывающие силы Пг.г. Отрицатель-е моменты соответствуют растяжению внутренних волокон расчет-х сечений фундамента. Моменты противоположного знака при пот-ч сиепленш кирпичной кла,гцси с фундаментом для последнего янсстыо безопасны (это явление кинематически невозмоаю и зяснимо только влиянием напряжений 6t и гх2), поэтому при потении действующих моментов _ 4 >0 проверку прочности бетона в сении 1-1 производить не следует.

Необходимость армирования бетонного Фундамента в сечениях и 2-2 усгакозлена сопоставлением действующих изгибающих мо-[тов и предельно допустимых цо прочности бетона прк изгибе, ледние зависят от класса бетона и оцениваются величичой

Мц'-a^ttVlp!. ц=1, Wpl=b Пг/3.5 при Ь=1. См, 11=0.1м. Rbt- расчетное сопротивление Сетона при осевом растякекии.

Как выяснилось, при действии определенных нагрузок на il -азный фундамент, выполненный например, из бетсна класса .5 и bi-tc, армирование фундамента не требуется. Расчеты

э

■прочности бетона классов В12.5 и выше на действие перерезывающей силы 02.г (в опасном сечении 2-2) показали, что сопротивляемость бетона фундамента с принятии размерами сечений, примерно. на порядок выше действующих значений усилий йг_2(при наи-болышц значениях нагрузок). В случае необходимости можно увеличите толщину бетонной плиты, а также для улучшения условий работе фундамента, рассмотрена иная, ТТ - образная форма его с уширенной, за счет устройства ¡сонсслей, плитой; прочие размеры фундамента приняты такими г®, как в П - фундаменте.

Наличие консольного выступа ТТ - фундамента приводит к увеличен™ доля общей нагрузки, воспринимаемой подошвой и боковой поверхностью стенок, увеличивается (по сравнению с П - фундаментом) роль напряжений бх/рср, в результате чего величины изгибающих моментов Н^, и Уг.г увеличиваются.

Выполненные расчеты позволяют утверждать, что изгибающие моменты в расчетных сечениях ТГ - фундаментов при прочих равных условиях несколько больше, чем у П-фундаментов.

• Распределение контактных давлений под подошвой некоторых вцдоэ Фундаментов при последовательном и мгновенном касании подрывы с' грунтом. Рассмотрены крайние конструктивные формы сечения фундаментов - П - Ф^.дакеит 1 и фундамент г с выступом в средней части подошвы. В расчетах использованы упомянутые ранее характеристики "слабого" (I! к "прочного" (II) грунтов. Рассмотрен случай, когда зазор между подошвой плиты и поверхностью сердечника П - фундамента сохраняется при нескольких начальных ступенях нагрузки на фундамент,- что может быть обусловлено технологическими особенностями устройства фундамента (последсва-

»

тельное касание фундамента с грунтом). Результаты сопоставлены

1«

с данными. полученными при "мгновенной" передаче нагрузки на грунт по всей подошве фундамента. При "мгновенной" гасании ломаной подошвы фундамента с грунтом, предполагается наличие полного контакта элементов системы "фундамент - основание" по всему контуру фундамента одновременно.

Графики осадок фундаментов 1 и 2 при последовательном и мгновенном смещении отличаются незначительно.

При малых нагрузках на фундамент 1 распределение всех компонент контактных напряжений при послэдорательчои и мгновенном сасаняи фундамента с грунтом I и II несколько различается -!з-за отсутствия давлений на грунт под подошвой плита. Характер )ас?тределения напряжений в основании фундамента 1. оасполокен-юго ка "слабом" и "прочном" груктах. при болыш-.х нагрузках ¡тановится практически одинаковым.

Сопоставляя эпюры напряжений, полученные при послелива-■ельном касании фундамента с грунтом при малых и больших наг-узках, мокнс сказать, что относительные значения напряжений по нешней и внутренней поверхности стен с возрастанием нагрузки вэличивавтся. Характер распределения контактных напряжений «/Рср (т*2/рср5 при последовательном и мгновенном смешениях улдгмента 1 (грунт I), почтя одинаков. Соответствующие расче-показали, что изгибающие моменты в наиболее опасных сэчени-<. при последовательном и мгновенном смещениях Фундамента 1 отмаются.

/

Сопоставляя в сходных условиях напряженное состояние грун-)вого основания при последэвзте.чьном и мгновенном смещениях щамента 2 (грунт I, малые и большие нэгрузм), мокно видеть, 'о характер распределения напря»ений б'2/рср, б,/рср (тхг/рср) этих случаях почти одинаков. Характер распределения напряже-

11

нлЯ б',/Рср в слабом грунте при увеличении нагрузки не зависит от особенностей поступательного вертикального смещения фундамента 2. При последовательном смещении фундамента 2, когда его уступы не контактируют с грунтом, напряжений, естественно, не зоэнил&£Т. при мгновенном они появляются сразу.

Характер распределения • нормальных напряжений бх/рср (т,,/рср) в "прочном" грунте II гри последовательной и мгновенном смещениях малснагружеиного фундамента 2 практически одинаков. Естественно, что при малых нагрузках и последовательном нагружении наблюдается полное отсутствие напряжений под угловым уступом фундамента 2. Очертания эпюр т'/рср в обоих случаях одинаковы.

Можно считать, что н.с. основания фундамента 2, располо-аенного на прочном грунте II. при последовательном и мгновенном смешениях фундаменте, имеет такие же особенности, которые отмечены выше для грунта I. Форма соответствующих гпюр главных напряжений в точках центральной вертикали (б^Рср. б3 /рс р) при последовательном и мгновенном смещениях фундамента 2 несколько различаются.

Ешяша_йшогк л - резкого Фущк&ла. на н'. д^

груитоаогс основания. Для увеличения несущей способности основания П - образного фундамента и уменьшения его осадки достаточно увеличить еысоту его стенок. Влияние увеличения высоты стенки нами исследовано сопоставлением соответствующих параметров н.д.с. оснований фундаментов с высотой стенки 1^=0. ь и олм.

Осадки фундамента с йс-О.Тм, лолучекные расчетом при сходных условиях, меньше осадок фундамента при ^=0.5м (примерно на 535). Несущая способность более заглубленных фундаментов аакетно

И

вше. чем у менее заглубленных. Так. на слабой и арочном грунтах относительное увеличение несущей способности основания за счет рассмотренного заглубления составляет 8Ж.

Изгибающие моменты а опасных сечениях II - фундамента с размерар стенок 0,7м и 0.5м при расположении их на "слабом" грунте различаются на 10*.

В четвертой главе сравнивались результаты расчета н.д. с. по программе Теомеханика" с опытными данными В.Е.Иванова и А.П.Криворотова; оценивалась надежность методики расчета, предложенного А.П.Криворотовым и В.Е.Ивановым и основанного на применении модели линейно - деформируемого (л.д.) основания.

Натурные испытания выполнены В.Е. Ивановым при следующих исходных данных: ширина фундамента &-0.51М. основанием П - образного фундамента служила пыпеватая супесь: Е - 19 мПа: (-16.1кН/м3 ; ф - 21е; с - 0.025 мПа; V -0.3: лабораторные испытания - при следующих исходных данных: а) ширина фундамента Ь=«0.64м, основание П - образного фундамента - плотный песок: :-38.ампа: у -17.6 кн/м3 - 39е: с-0; V -0.3: О ширина фун-цамента &»0.64й, основание - рыхлый песок: Б"10.24мПа; (-15.бкН/м3 - 33е; с-0; V -0.3.

В.Е.Иванов провел 5 серий натурных опытов и испытал 15 бетонных фундаментов четырех типоразмеров. Фундаменты располагаюсь на пылевато - глинистых грунтах ненарушенной и нарушенной :труктуры; некоторые опыты проведены с удалением грунта с на->ужной стороны стенок фундаментов. В лаборатории НИСИ применяюсь П - фундаменты натуральных размеров (21 опыт) и их кодели I масштабе 1:2. Измерялись осадки, вертикальные и горизонтальна напряжения в основании, разрупаювдз нагрузки, опыты проао-

13

дались в грунтовом лотке, заполненном плотным или рыхлым песком, |з условиях плоской деформации основания.

Во всех опытах с плотным и рыхлым песком выявлена концентрация нормальных напряжений в контактном слое под подошвой стенок и. деконцентрация - в основании грунтового сердечника или под фундаментной плитой. Напряжения под стенками составили 15035.. 200S6 от среднего давления рср на грунт, в основании сердечника - 20Ж. .5035 от рср. Доля нормальных напряжений на внутренние поверхности стенок мало изменялась при увеличении внешней нагрузки и составила 10%. .2035 от рср.

Сопоставление расчетных напряжений с обсуждаемыми опытными данными для плотного паска дает следующее: значения напряжений бг/рср под подошвой стенок, получённые по нелинейному решёнию. меньше опытных данных на 70%; с возрастанием нагрузки эта разница уиеньвается до 30%. Значения напряжений б'2/рср под подошвой плиты фундамента меньше опытных данных при малой нагрузке на 10%, с возрастанием нагрузки эта величина возрастает. Напряжения б/рср в грунтовом сердечнике на уровне подошвы стенок по нелинейному решению на всех ступенях нагрузки превышают опытные данные на 701. Напряжения t</pcp под подошвой стенок, получен-, ные по нелинейному решению при малых нагрузках и слабом песчаном основании, меньше опытных данных на 80%, с возрастанием нагрузки эта разница уменьшается до 1055; значения напряжений ' 6'z/pCp под подошвой шиты фундамента nG нелинейному расчету меньше опытных данных при малой нагрузке на 4035, а с возрастанием нагрузки эта величина возрастает. Значения напряжений б/рСр в грунтовом сердечнике на уровне подошвы стенок по нелинейному расчету на всех ступенях нагрузки превышают опытные данные (при увеличении нагрузки - от 70% до 20%).

Коэффициенты Kn=ö'г/рср . полученные по экспериментальным данным, увеличиваются с возрастанием внешней нагрузки от 0.26 до 0.37 в плотном песке и от 0.26 до 0.45 в рыхлом песке.

Коэффициенты Kc»6z/pcp . полученные по экспериментальным данным (уменьшаются с возрастанием внешней нагрузки от 2.2 до 1.9 в-'плотном песке и от 2.5 до 1.7 в рыхлом песке.

Аналогичная зависимость получена при решении нелинейной задачи. Коэффициенты К„ увеличиваются с возрастанием внешней нагрузки от 0.20 до 0.22 в плотном песке и от о. 18 до 0.24 в рыхлом песке. Коэффициенты К„ с возрастанием нагрузки изменяются - от 1.4 до 1.5 в плотном, и от 1.5 до 1.6 в рыхлом песке. Таким образом, с возрастанием внешней нагрузки в эксперименте доля передачи контактного давления подошвой фундамента на сердечник возрастает, а передача стенками уменьшается. По решению нелинейной задачи такой закономерности не наблюдается.

Осадки П - фундаментов, полученные В.Е.Ивановым и A.n.Кри-воротовым решением линейной задачи (плотный и рыхлый песок), существенно меньше экспериментальных; при увеличении нагрузок разница между линейным решением и результатами опыта достигает 100% для плотного песка и 30? для рыхлсго песка. Причины,' очевидно, заключаются в неточности определения расчетом напряжении и неточности установления величины модуля деформации основания, изменяющегося при изменении нагрузки.

Осадки, полученные по решению нелинейной задачи для оснований из плотного песка, примерно на 20% меньше опытных данных, а в случае рыхлого песчаного основания - на 105! боаьше измеренных в опытах. Осадки, полученные б результате решения нелинейной задачи больше осадок, установленных решением упомянутой ли-

15

вейной задачи; для оснований из плотного песка разница достигает 3055, а на рыхлом песке - до 60*. Таким образом, решение нелинейной задачи более близко к опытным данным, а разница в расчетах осадок идет в запас надежности.

На рис.1 показаны расчетные значения осадок фундаментов для ¿дного частного случая.. Аналогичные графики построены для различных грунтовых условий; их использование упрощает процесс

проектирования П - фундаментов. »

Полунатурные и натурные испытания, выполненные В.Е.Ивановым, показали, что разрушение П - фундаментов начинается с появления трещин в средней части фундаментной плиты (в сечении 1-1), - сэ стороны грунтового сердечника. Аналогично разрушались и малые модели П - фундаментов, выполненные в масштабе 1:2 и испытанные а лабораторных условиях. Разрушение этих фундаментов начиналось при давлениях рср=0.20-0.25мН/м2. Результаты выполненных нами расчетов подтвердили вывод о том. что наиболее опасным сечением в П - фундаменте является сечение 1-1.

разработанные нами графики, аналогичные изображенным на ркс 2. дагт оозмокность оценить прочность П - фундаментов установить необходимость армирования фучтшнтной шшты или увеличения толщины плиты.

Основные выводы: 1. Учет влияния пластических деформаций в основании жесткого штампа или полосовой разкочеркоЛ нагрузку, приводит к значительным изменениям величины расчетной ссадки и характера контактных давлений. Эти же явления наблюдаются к в основании ше-левидйсс фундаментов.

?.. Интенсивность увеличение осадки П - фундаментсв, рьспо-

16

0.0»

0.0^

50 10 I) Рср, кНу

>

2 ч\

„ ^=15в V

0 100 {/м2

N

\

? \

) - 2* \

г- „ 9^=25° \ 3 \

50 К )0 Рср, к Ч/и'

\

3

<р =20° \

0 100 Рср, кН/м

> 1 к 1

\ к*

) N

Г <р=30° \

Рис. 1. Графики зависимости нагрузка - осадка; Е=5мПа, -у=17кИ/м? У-0.3; 1, ;>, 3 -С - 0.005,0.010, 0.015 мНа соответствекао

М>.|,кНм у1Ч •

X Рср, кН/м2

ж ^ 1 \ \ ч р X

\

М2-2,"КНМ \

О 50 100 150 200 25

Рис.2. Графики изменения изгибающих моментов з П-образном

фундаменте; Е=5 мПа; у=0.3; (р=15°, 20°, 25°, 30°; с=0.005, 0.010, 0.015, 0.020,0.025, 0.030 мПа; у=17 кН/м3.

поженных на упруго т идеальнопластическом основании, возрастает :фи увеличении нагрузки и зависит от величины деформационных и трочностных характеристик 'основания. что хорошо согласуется с экспериментальными данными.

3., Расчетные значения наибольших изгибающих моментов ь П -фундаментах возникают а вертакальном сечении фундаментной плиты ¡а оси симметрии, что подтверждается характером разрушения мс-зелей фундаментов и фундаментов натурных размеров.

4. Изменение формы подоиаы фундаментов. его размеров и эсобенностей технологии возведения в ряде случаев приводит к шетному изменению расчетных параметров н.д. с. основания, сса-юк и внутренних усилий в фундаментах.

5. Графики осадок П - фундаментов, построенные по результатам наших расчетов, позволяют без затруднений определить зсадки этих фундаментов при любой значении внешней нагрузки.

6. Графики изменения изгибающих моментов в опасных сечени-IX П - фундаментов позволяют без затруднений оценить прочность фундаментов.

Полученные результаты справедливы для широкого диапазона ¡епучинистых при промерзании грунтов с различными механическими сарактеристиками. '

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Платонова C.B.. Криворотое А.П. Сравнение результатов ¡асчета напряженно - деформированного состояния полуплоскости 1ри изменении параметров прочности среды // Иза. вузов, строительство. -1393.-№11-12.- С. 135-140.

2. Платонова C.B. Напряженное состояние упруго г илеаль-юпластического слоя, загруженного полосовой нагрузкой, при из-(енении параметров прочности среды // Изв. вузов. Стродтельст-

19

во -^994.-№2.- С. 112-116.

3. Платонова C.B.» Криворотов А.П. Напряженно - деформированное состояние основания делевидного фундамента // Изв. вузов. Строительство. -1Э94.-№9-10.- С.24-30.

4., Платонова C.B.. Криворотов А.П. Напряженно - деформированной состояние основания ленточных щелевидных фундаментов // Экологические проблемы крупного промышленного центра. Материалы международной научно - технической конференции. / СиОГГМА. -Новокузнецк, 1995.-с.126-128.

б. Кожевникова С.В., Криворотов А.П. Определение экономичного типа фундамента // Наука в условиях рынка. Материалы очно - заочной 13-й международной научно - практической науковед-ческой конференции, 14-15 юля 1995, - Новосибирск. 1995, с. 49.

6. Платонова C.B., Криворотов А.П. Результаты расчета осадок щелевидных фундаментов с учетом пластических деформаций грунта основания //Изв. вузов. Строительство. -1995.-Н°2.-С. 12-16.

7. Платонова C.B., Криворотов А.П. Расчет прочности щеле-видного Фундамента // Изв. вузов. Строительство. -1995. -№4. -С.23-29.

8. Платонова C.B., Криворотов А.П. Влкяние формы подошвы ленточного фундамента на напряженно - деформированное состояние нелинейно - деформируемого основания // Изв. вузов. Строительство.! -1995.-N4 7-8.- С. 17-23.

9. Кожевникова С.В., Криворотов А. П. Оценка прочности бетонных щелевидных ленточных фундаментов, расположенных на ела-, бых к малосжикаемых грунтах. // Изв. вузов. Строительство. -1996.-№2,- С. 13-18.