К.т.н. Хрянина О.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

К ВОПРОСУ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

ГИБКИХ ФУНДАМЕНТОВ С ОСНОВАНИЕМ

К гибким фундаментам относятся все ленточные железобетонные фундаменты под колонны каркаса надземной части зданий с отношением высоты к длине менее 1:3. Применение таких фундаментов наиболее целесообразно при строительстве зданий и сооружений в сложной инженерно-геологической обстановке, характерной для грунтовых условий города Пензы.

При строительстве сооружений в сложных инженерно–геологических условиях часто осадка, прогнозируемая расчетом, оказывается более предельно допускаемой, в особенности, когда толща слабых грунтов значительна по мощности [1, 2].

С целью уменьшения осадки заменяют часть слабого грунта в определенном объеме более прочным, например крупным песком или гравийно–песчаной смесью. Аналогичный эффект может быть достигнут введением в грунт армоэлементов (геотекстиля) [3]. Изменение жесткости основания приводит не только к уменьшению осадки, но и к изменению характера распределения контактных (реактивных) напряжений и, следовательно, расчетных усилий в гибком фундаменте [4...6]. Совместная работа основания, с искусственным изменением его жесткости, и гибких фундаментов практически не изучена и является предметом исследования в настоящей работе.

Условия совместной работы гибкого фундамента и основания существенно определяется соотношением их жесткости. Гибкость фундаментов, как было показано М.И. Горбуновым – Посадовым, может быть определена из выражения:

,

где о и Ео - коэффициент Пуассона и модуль деформации грунта основания; ₁ и Е₁ - коэффициент Пуассона и модуль деформации материала фундамента (железобетона); b - ширина фундамента (полосы); l - полудлина фундамента; J - момент инерции поперечного сечения фундамента.

В зависимости от показателя гибкости t различают следующие категории фундаментов. При t < 1 - фундамент жесткий, при t >1 - фундамент является гибким.

Характер распределения реактивных давлений зависит не только от степени развития пластических деформаций, но также и от гибкости фундамента. При значениях t < 1 под фундаментом эпюра реактивных давлений имеет седлообразное очертание с концентрацией у краев фундамента, а при t > 1 седлообразное очертание с конечными значениями у краев или даже параболическое очертание.

В настоящее время разработаны различные расчетные схемы системы «гибкий фундамент - грунтовое основание»:

1) базирующиеся на теории местных упругих деформаций;

2) базирующиеся на теории общих упругих деформаций;

3) комбинированные модели упругого основания;

4) учитывающие нелинейное деформирование конструкции фундамента и грунта основания.

Анализ экспериментальных и теоретических исследований взаимодействия системы «гибкий фундамент - грунтовое основание» позволяет сделать следующие выводы:

1. Точность определения внутренних усилий в гибком фундаменте зависит от достоверности принятых предположений о виде функции, определяющей закон распределения реактивных (контактных) давлений по их подошве.

2. Гибкость фундамента оказывает существенное влияние на распределение реактивных давлений.

3. Развитие пластических деформаций также приводит к изменению закона распределения реактивных давлений.

Таким образом, ключевым вопросом рассматриваемой задачи является выявление характера распределения реактивных контактных давлений под подошвой гибких фундаментов по их длине.

Литература

1. Хрянина, О. В. Экспериментально-теоретическая оценка совместной работы конструкции гибкого фундамента с армированным основанием [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.23.01 / О. В. Хрянина. – Пенза, 2005. – 236 с.

2. Мельников, А. В. Прочность и деформируемость слабых грунтов оснований, усиленных армированием [Текст] : монография / А. В. Мельников, О. В. Хрянина, С. А. Болдырев. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 176 с.

3. Болдырев, Г. Г., Хрянина, О. В. Армирование оснований гибких фундаментов / Г. Г. Болдырев, О. В. Хрянина // Геотехнические проблемы строительства крупномасштабных и уникальных объектов : сб. науч. ст. – Алматы, 2004.

4. Хрянина, О. В. Изменение напряженного состояния грунтов основания введением в него армирующих элементов [Текст] / О. В. Хрянина, Г. Г. Болдырев // Современные проблемы фундаментостроения : сб. науч. тр. – Волгоград, 2001. – С. 96–97.

5. Болдырев, Г. Г., Хрянина, О. В. Оценка влияния эффекта армирования на напряженно-деформированное состояние песчаного основания / Г. Г. Болдырев, О. В. Хрянина // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2003. – № 1 (7). – С. 222–225.

6. Болдырев, Г. Г., Хрянина, О. В. Экспериментально-теоретические исследования взаимодействия гибкого фундамента с армированным основанием / Г. Г. Болдырев, О. В. Хрянина // Строительство и реконструкция деревянных жилых домов : сб. науч. ст. – Архангельск, 2002.