НЕСУЧА ЗДАТНІСТЬ ОСНОВИ ПАЛЬ ТАВРОВОГО ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ



Название:
НЕСУЧА ЗДАТНІСТЬ ОСНОВИ ПАЛЬ ТАВРОВОГО ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ
Тип: Автореферат
Краткое содержание:

Зміст роботи


 


У вступі


 наведено обґрунтування роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.


У першому розділі


 приведено огляд і критичний аналіз: впливу основних конструктивних параметрів паль на їх ефективність, існуючих конструкцій паль зі складною формою поперечного перерізу, досліджень характеру їх взаємодії з оточуючим ґрунтом, та методів розрахунку за несучою здатністю і деформаціями основи.


Огляд та аналіз існуючих конструкцій, лабораторних і польових досліджень впливу основних конструктивних параметрів паль на їх ефективність вказує на те, що на даний час не існує єдиного рішення щодо ефективного вибору їх оптимальних параметрів, особливостей роботи і розрахунку. Дослідження і рекомендації різних науковців мають індивідуальний характер та досить часто суперечать одне одному. Це може привести до неправильних рішень в процесі проектування паль та пальових фундаментів і вказує на недостатню вивченість даного питання.


Дослідженнями впливу форми поперечного перерізу на несучу здатність паль та розробкою їх конструкцій займалися: А.І. Алексєєв, О.І. Балакшин, І.І. Бекбасаров, К.М. Бікус, І.П. Бойко, М.П. Вінаков, А.А. Воронцов, В.П. Голуб, В.М. Голубков, Р.Г. Григорян, Б.Б. Джанузаков, В.Н. Єремєєв, М.П. Захваткін, В.А. Івахнюк, Ю.А. Калачов, Б.З. Кашка, Ю.М. Колєсніков, М.В. Корнієнко, В.В. Кочережко, В.Н. Кравцов, В.Н. Кузнєцов, А.К. Куліков, С.В. Курило, С.Н. Лєвачов, О.О. Ліхачов, О.І. Лобов, М.А. Лозовик, А.І. Мальгонов, Н.С. Метелюк, С.В. Петров, А.І.  Поліщук, В.С. Сажин, В.Л. Сєдін, С.А. Слюсаренко, М.А. Ситніков, І.А. Тен, В.А. Трушков, В.Г. Федоровський, Л.Д. Шайтаров, В.Б. Швець, С.К. Шилібеков, В.Ф. Яресько, B. Even, G.G. Goble, P.JHannigan, Hsai-Yang Fang, G.E. Likins, A.K. Mirasa, R. Rajapakse, F. Rausche, SSritharan, M. Suleiman, G. Thendean, T.V. Voort та багато інших.


До основних недоліків більшості паль, конструкції яких розроблялися та досліджувалися, слід віднести: значні перевитрати арматури, складність опалубки та технології їх виготовлення, які підвищують вартість готової продукції, і перешкоджають їх подальшому широкому впровадженню у практику будівництва.


Розрахунок несучої здатності таких паль, з урахуванням особливостей їх роботи, пропонується виконувати за вимогами норм при використанні нормативних табличних значень опору ґрунту під нижнім кінцем та по бічній поверхні, які досить часто дають результати з значними відхиленнями від експериментальних даних. Більшість методик розрахунку паль за деформаціями основи не дозволяють побудувати графік залежності S=f(P), чи базуються на використанні деформаційних характеристик ґрунту, визначених на основі спеціальних додаткових лабораторних та польових досліджень і випробувань, або на використанні суто теоретичних методик, що не враховують стану ґрунтів.


У другому розділі


 представлено методику теоретичного порівняння паль з різною формою поперечного перерізу і розробку найбільш раціональної форми їх бічної поверхні; наведено результати лабораторних досліджень і порівняння несучої та питомої несучої здатності моделей паль-штампів таврового та квадратного поперечного перерізу в піщаних ґрунтах, особливості формування напружено-деформованої зони навколо них.


Для встановлення впливу поперечного перерізу палі на загальну несучу здатність та вибору найбільш раціональної форми бічної поверхні було проведено теоретичне порівняння основних геометричних параметрів і несучої здатності паль квадратного, прямокутного, круглого, трикутного, таврового, двотаврового та хрестоподібного поперечного перерізу, довжиною від 1 до 20 м. При порівнянні використовувалися значення несучої здатності по нижньому кінцю, бічній поверхні та загальної несучої здатності, визначені за формулою норм при використанні табличних нормативних значень R та f піщаних ґрунтів. Оскільки норми не враховують впливу форми бічної поверхні на несучу здатність, основні геометричні параметри обиралися таким чином, щоб всі палі мали однакову площу поперечного перерізу, а тому і однаковий об’єм. При цьому, несуча здатність по нижньому кінцю для всіх паль була однаковою, а зміну зазнавала лише несуча здатність по бічній поверхні, яка залежить від її форми. На основі порівняння, з урахуванням технології виготовлення, для подальших експериментальних досліджень було обрано поперечний переріз у вигляді тавра.


Для проведення лабораторних досліджень роботи таврової палі в ґрунті використовувався дослідний металевий лоток, на передній частині якого було прилаштовано дверцята. Діаметр лотка становив 900 мм, висота 1200 мм.


В якості ґрунтової основи використовувався пісок середньої крупності, неоднорідний, алювіальний. На основі попередніх досліджень було встановлено, що для досягнення умовно однорідної основи, середня щільність якої знаходиться в межах ρd=1.61-1.65 г/см3, шар піску, що вкладається, повинен мати товщину 50 мм та трамбуватися 10 кілограмовою трамбівкою. Рівномірність вкладання піску в лотку після його влаштування контролювалася прямим відбором піску в ріжучі кільця (d = 50мм) при відкопуванні на різній глибині, та за допомогою динамічного зондування. Вологість піску становила близько 6 %.


В якості моделей паль використовувалися палі-штампи квадратної та таврової форми поперечного перерізу. Ширина полиці таврової палі складала 6 см, висота ребра – 4 см, їх товщина – 2 см. Розмір сторони квадратної палі складав 6 см. Особливістю паль даної конструкції є можливість визначення несучої здатності як всієї палі, так і окремих її елементів – нижнього кінця чи бічної поверхні. Довжина моделей паль-штампів складала 830 мм. Периметр та площа бічної поверхні моделей паль-штампів таврової та квадратної форми поперечного перерізу були однаковими та становили 24 см та 1992 см2 відповідно. Площа поперечного перерізу була різною та становила 20 см2 – для таврової палі, 36 см2 – для квадратної. Моделі паль заглиблювалися в піщаний ґрунт на 80 см, відносне заглиблення дорівнювало 13,3.


Палі заглиблювалися методом вдавлювання за допомогою гідравлічного домкрату зі швидкістю 2 см/хв. Через одну добу після заглиблення палі-штампу проводилося її статичне випробування спочатку шляхом передачі навантаження разом по нижньому кінцю та бічній поверхні (в зібраному стані), потім з інтервалом в одну добу відбувалося випробування окремо нижнього кінця палі та бічної поверхні. Після завершення випробувань дослідний лоток розвантажувався. Всього було проведено 57 випробувань: 33 – для квадратної палі та 24 – для таврової.


На основі обробки результатів випробувань статистичними методами було побудовано графіки залежності S=f(P) окремо для всієї палі, бічної поверхні та нижнього кінця. Значення коефіцієнтів варіації не перевищували 18 %. Результати випробувань показали, що різниця в питомій несучій здатності таврової та квадратної палі складає 108% на користь таврової палі. Додатково, на основі проведених досліджень, було встановлено частку від загального навантаження, що сприймається нижнім кінцем і бічною поверхнею, яка для таврової палі складає 40 та 60 % відповідно, а для квадратної 61 та 39 % відповідно.


Різниця в питомій несучій здатності паль таврового та квадратного поперечного перерізу полягає в різному характері ущільнення ґрунту основи навколо їх бічної поверхні. Тому було проведено більш детальні дослідження по визначенню та встановленню розмірів ущільненої і деформованої зони навколо них.


Так висмикування палі таврового перерізу дозволило зафіксувати на її бічній поверхні, між полицею та ребром, зону ущільненого ґрунту у вигляді прямокутного рівнобічного трикутника, а порожнина, утворена після виймання палі, повторювала її контури з дещо скошеними бічними гранями. Для визначення розмірів зони ущільненого ґрунту проводилося динамічне зондування легким ручним зондом. Зондуванням встановлено підвищення значень щільності скелету ґрунту навколо таврової палі, особливо між полицею та ребром, де була зафіксована зона ущільненого ґрунту, в порівнянні з початковими значеннями до її заглиблення. Для перевірки даних динамічного зондування, а також для визначення якісної і кількісної величини деформованої зони ґрунту навколо дослідних моделей паль-штампів, було проведено додаткові дослідження з використанням барвника (рис.1).


Експериментально встановлено розміри ущільненої зони ґрунту під нижнім кінцем моделей паль, які для таврової палі складають 1,6 d, для квадратної – 2,4 d. В горизонтальному напрямку середнє значення розміру ущільненої зони від центру ваги таврової палі складає 1,48 d, квадратної – 1,8 d (за величину d прийнято розмір більшої сторони полиці тавра). Встановлено, що при влаштуванні квадратної палі значна частина ґрунту переміщується разом з палею, і переважно, в горизонтальному напрямку, при влаштуванні таврової палі значного переміщення зазнає ґрунт, розташований біля тіла палі, особливо в місцях примикання полиці тавра до ребра, де утворюється зона ущільненого ґрунту, що характеризується підвищеними показниками щільності.


У третьому розділі


 наведено результати польових досліджень і порівняння несучої та питомої несучої здатності, зон ущільнення ґрунту навколо моделей паль-штампів таврової та квадратної форми поперечного перерізу в глинистих ґрунтах.


В якості паль використовувалися ті ж моделі паль-штампів таврової та квадратної форми поперечного перерізу, що й при лабораторних дослідженнях.


Дослідний майданчик, на якому проводилися дослідження, складений: ґрунтово-рослинним шаром, потужністю 0,3 м (ІГЕ-1), суглинком легким, пилуватим, лесовим, м’якопластичним, потужністю 1,8 м (ІГЕ-2), суглинком легким, пилуватим, напівтвердим, потужністю 5 м (ІГЕ-3). Перед початком випробувань ґрунтово-рослинний шар (ІГЕ-1) зрізався, і з покрівлі суглинку (ІГЕ-2) відбувалося заглиблення моделей паль методом вдавлювання. Так само як і при лабораторних дослідженнях, відносне заглиблення становило 13,3. Моделі паль-штампів таврового та квадратного поперечного перерізу вдавлювалися попарно на відстані 1 м одна від одної.


Через  шість  діб  після  заглиблення  палі-штампу  проводилося  її  статичне випробування в зібраному стані, при завершенні якого через шість діб відбувалося випробування окремо нижнього кінця палі, а ще через одну добу – бічної поверхні.  Після проведення повного циклу випробувань моделі паль висмикувалися. Всього було проведено 36 випробувань, по 18 для таврової та квадратної палі. Статистична обробка результатів досліджень вказує на те, що питома несуча здатність таврової палі перевищує питому несучу здатність квадратної на 46 %. Значення коефіцієнтів варіації не перевищували 13 %. Частка від загального навантаження, що сприймається нижнім кінцем та бічною поверхнею для таврової та квадратної палі є однаковою і складає 25 та 75 % відповідно.


При дослідженні характеру взаємодії таврової палі з оточуючим ґрунтом основи, яке відбувалося в процесі її заглиблення, було зафіксовано утворення воронки між полицею та ребром тавра, глибина якої залежала від відносного заглиблення палі. Висмикування таврової палі дозволило зафіксувати на її бічній поверхні, в місцях примикання полиці тавра до ребра, ущільнені зони ґрунту, які приймають участь у формуванні її несучої здатності. З метою отримання даних щодо розмірів зон ущільнення ґрунту навколо дослідних паль проводилося динамічне зондування легким ручим зондом, а також відбувався відбір проб ґрунту методом ріжучого кільця при їх відкопуванні на повну глибину.

 


Обновить код

Заказать выполнение авторской работы:

Поля, отмеченные * обязательны для заполнения:


Заказчик:


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины