Влаштування армованих основ під фундаменти будівель

У другому розділі описана методика проведення досліджень при визначенні раціональних параметрів армування на моделях горизонтально армованих основ, приведені результати досліджень деформацій армованих основ при дії вертикального навантаження, а також зміну модуля деформації основи в залежності від параметрів армування.

Випробування проводились в металевому лотку з розмірами в плані 1250×1200мм та глибиною 1200мм. Для забезпечення необхідної жорсткості останні підсилені вертикальними ребрами жорсткості. Фізико – механічні характеристики ґрунту основи: однорідний пісок середньої крупності з коефіцієнтом неоднорідності гранулометричного складу Сu=2, 7; осереднена величина показника ущільнення при виготовленні моделей складала 1, 0, що відповідало величині ступеня щільності ID = 0, 8; щільність γ = 1, 7... 1, 72 г / см3; пористість n = 0, 3; вологість W= 6, 2%; кут внутрішнього тертя φ = 33°, модуль деформації Е = 21 МПа. При випробуванні двошарових основ в якості підстильного шару був використаний суглинок напівтвердий фізико – механічні характеристики якого наступні: щільність γ = 1, 73 г / см3; вологість W = 20, 7%; показник текучості L = 0, 24; число пластичності р = 0, 11; коефіцієнт пористості е = 0, 887; кут внутрішнього тертя φ = 14°; питоме зчеплення с = 15 кПа; модуль деформації Е = 16 МПа.

Так як експерименти проводяться на моделях армованих основ, то при цьому обов’язково потрібно враховувати масштабний фактор. З цією метою було використано метод наближеного моделювання, що дозволяє визначати деформації фундаменту на армованій основі натурних розмірів по результатам малорозмірних випробувань. Для того, щоб отримати величину деформації вертикально завантаженого стрічкового фундаменту з шириною підошви В = 2, 0м, який влаштований на армованій основі, було проведено випробування трьох моделей з наступними співвідношеннями лінійних розмірів натури і моделі (СL) : а) СL = 20 (В = 0, 1м) ; б) СL = 8 (В = 0, 25м) ; в) СL = 4 (В = 0, 5м).

Шляхом осереднення трьох значень були отримані абсолютні значення залежності “навантаження-переміщення” для натурного стрічкового фундаменту (В=2, 0м) на армованій основі рис. 1.

 

Рис. 1. Графік залежності “навантаження-переміщення” в абсолютних величинах для натурного стрічкового фундаменту на армованій основі.

 

Для визначення параметрів армування, як модель фундаменту був використаний абсолютно жорсткий металевий штамп з розмірами по підошві 100×250мм. Навантаження прикладались ступенями, кожна з яких витримувалась до умовної стабілізації осадки, прийнятої рівною 0, 01мм за 60 хвилин. Вертикальні переміщення моделей вимірялися прогиномірами ПАО-6 з точністю 0, 01мм.

Для виключення впливу стінок лотку на характер деформування основи, його стінки змащувались технічним маслом, а відношення розміру лотку до визначального розміру штампу приймалось не менше 1: 5. Основні параметри армованих основ, які встановлювались експериментальними випробуваннями: довжина арматурних шарів Lарм, глибина закладання першого шару hзак, максимальна кількість n і відстань між арматурними шарами hарм, щільність ґрунту ρ і довжина зони ущільнення за межами армування Lущ (рис. 2), просторове армування оболонками.

 

Рис. 2. Схема основ при визначенні параметрів армування

 

У результаті проведених експериментів було встановлено, що при відносній довжині арматурних шарів Lарм = 2, 0 В (де В=100мм) досягається найбільший ефект армування, а подальше збільшення довжини не дає істотних результатів. При використанні більш коротких шарів Lарм = 0, 5-1, 0 В проходить зменшення поверхні “робочого” контакту ґрунт-арматура в заданому об'ємі армованого ґрунту, що приводить до ковзання арматурних елементів відносно ґрунту основи. Втрата стійкості основи проходить супроводжуючись втисненням штампу в основу. Найбільш раціональною глибиною закладання арматурного шару при одноярусному армуванні є hзак = 0, 25В. Зменшення глибини закладання до hзак = 0, 15В приводить до руйнування основи через розрив арматурного елементу, тобто мінімальна товщина ґрунтового прошарку між арматурою і штампом повинна бути не менша 0, 15 ширини прикладення навантаження. Збільшення глибини закладання до hзак = 0, 75В приводить до того, що руйнування основи проходить шляхом витиснення ґрунту між штампом і арматурним шаром. Тобто арматурний прошарок ще не включився повністю в роботу, а основа вже втратила стійкість. Збільшення шарів армування не знаходиться в прямо пропорційній залежності до значення осадки армованої основи. Тобто настає насичення масиву ґрунту арматурним матеріалом, арматурні шари виходять за зону максимальних напружень і їх вплив зменшується. Можна говорити про те, що для практичного застосування достатньо трьохшарового армування при глибині закладання першого