Влаштування армованих основ під фундаменти будівель

Дослідження показали, що збільшення зони ущільнення за межами армування в проміжку від 1, 0 В до 2, 0 В несуттєво впливає на зменшення величини осадки, тому довжину зони ущільнення доцільно прийняти 1, 0 В від обрізу фундаменту по обидва його боки. Вплив ущільнення за межами армування на величину осадки основи пов’язано з підвищенням розподільчої здатності армомасиву в горизонтальному напрямку.

З врахуванням отриманих даних можна вивести залежність осадки від довжини ущільненої зони (Lущ) за межами армування:

 , (1)

Армування досягає своєї мети тільки тоді, коли ґрунт ущільнений до стану середньої щільності. Чим щільніший ґрунт, тим вищий ефект армування. Це обумовлюється збільшенням сил взаємодії (сил тертя) між арматурними елементами і ґрунтом, внаслідок цього більш високою розподільчою здатністю армованого ґрунту.

При армуванні основ оболонками їх можна розглядати, як підошву фіктивного фундаменту більш жорсткого в порівнянні з горизонтальним двошаровим армуванням. Влаштування оболонки (рис. 3) : на підготовлений піщаний шар на розрахунковій відстані від осі штампу встановлюються бокові блоки 3. Зверху настилається геосітка 2 розрахункової довжини з вільно розташованими краями. На геосітку 2 встановлюються привантаження 4. Геосітка 2 повинна щільно прилягати до основи і внутрішніх граней бокових блоків 3, щоб виключити утворення складок. Потім вільні краї загортаються всередину з утворенням петель, що охоплюють привантаження 4, і вкладаються на дно центральної частини внапуск і прошиваються. Потім в центральну частину оболонки відсипається пісок товщиною 25мм і ущільнюється. Жорсткі бокові блоки 3 і привантаження 4 виготовляються стендовим способом із ґрунтоцементну. Кути нахилу граней бокових елементів 3 приймаються рівними α = 60º.

Послідовне включення в роботу фундаменту, від ущільненого піску до привантажень, дозволяє трансформувати сумарну епюру напружень з переміщенням її максимальних значень з крайових областей в центральну, тобто перетворити з сідлоподібної в параболічну, що дозволить віддалити появу зсувних деформацій під крайовими зонами підошви фундаментів.

Найбільш раціональним з точки зору зменшення деформацій і збільшення модуля деформації основи виявився варіант армування оболонкою і двома горизонтальними шарами сіток з закріпленими кінцями. Закріплення кінців виконувалось за допомогою їх анкерування в ґрунтовому масиві. На рис. 4 представлені узагальнені результати випробування основ армованих оболонкою і двома горизонтальними шарами сіток. На рис. 5 представлена зміна модуля деформації в залежності від схеми армування.

 

Рис. 4. Графік залежностей навантаження-осадка при наступних схемах армування: 1 – армування трьома горизонтальними шарами сіток при раціональних параметрах армування; 2 – армування оболонкою і двома горизонтальними шарами сіток; 3 – теж саме з закріпленими кінцями.

 

Рис. 5. Характер впливу схеми армування на модуль деформації основи

 

При армуванні двошарових основ за раціональною схемою армування проходить зменшення осадки основи майже в 2 рази в порівнянні з неармованою. Це можна пояснити тим, що оболонка і горизонтальні шари арматури сприймаючи вертикальне навантаження концентрують його по своїй поверхні, тим самим переводять якусь частину в горизонтальну площину включаючи в роботу більший масив ґрунту. Це приводить до збільшення ширини стиснутої зони, тим самим зменшується тиск на нижні шари основи.

Напівнатурні випробування фундаменту на армованій основі дозволили встановити, що деформації двошарових основ можуть бути в 1, 5 – 2 рази менші при влаштуванні в верхньому шарі арматурних елементів. Тобто можна стверджувати, що проходить збільшення жорсткості основи і збільшення критичного навантаження.

У третьому розділі викладені методика і результати досліджень зміни меж стиснутої зони під фундаментом при введені в ґрунт арматурних сіток, зміни вертикальних напружень при армуванні основ, взаємодії арматурних сіток з піщаним ґрунтом.

Для вимірювання пошарових деформацій армованої основи в процесі виконання моделей на ущільнений шар піску вкладали спеціальні дерев'яні марки з розмірами 0, 02×0, 02м. Перед початком вкладання марки до неї кріпилась металева струна, яка пропускалась через металеву трубку діаметром 2 мм, що призначалась для захисту струни. Між трубкою і маркою залишався зазор, що забезпечував незалежне переміщення марки відносно трубки.

При влаштуванні арматурних шарів в масиві ґрунту проходить трансформація зони деформування, нижня межа її зменшується, одночасно деформована зона витягується в плані, тобто армування сприяє включенню в роботу більшого масиву ґрунту (рис. 6).

 

Рис. 6. Епюри вертикальних переміщень при армуванні оболонкою і двома горизонтальними шарами сіток на відносній глибині Z/B = 0, 5: 1 – неармований ґрунт; 2 – армування трьома горизонтальними шарами сіток при раціональних параметрах армування; 3 – армування оболонкою і двома горизонтальними шарами сіток ; 4 – теж саме з закріпленими кінцями.

 

При армуванні оболонками різних типів і двома горизонтальними шарами сіток з закріпленими кінцями при раціональних параметрах армування вертикальні переміщення армованого ґрунту зменшуються в порівнянні з неармованим в середньому на 76%. Значення напружень стиску під центром фундаменту знижуються в середньому на 35%, причому максимальне зниження проходить на глибині до 0, 5 В.

Для дослідження зміни вертикальних напруг на глибину 3 В від підошви штампу вкладались пристрої для вимірювання вертикальних стискаючих напружень, в вигляді попередньо протарованих тензорезисторних перетворювачів тиску типу ПТМ – 70/11 з