Малозаглубленные щелевые фундаменты
|
Механизировать устройство, а также снизить трудоемкость и стоимость фундаментов можно, применяя малозаглубленные щелевые фундаменты. Существует несколько способов устройства таких фундаментов. Один из них заключается в бетонировании разработанной в грунте щели, имеющей вертикальные стенки. Щель в грунте прорезают с помощью барового механизма, навешенного на базовый трактор. Другой способ заключается в забивке в прорезанную щель или в массив грунта фундамента в виде клинообразного блока, имеющего тол щи ну поверху, превышающую размер щели. Возможна также модификация второго пути — вытрамбовывание в грунте клинообразной щели с последующим ее бетонированием. В общем виде конструкция такого фундамента включает вертикальные стенки и объединяющие их поверху плиты-ростверки. На последние передаются нагрузки от сооружения» В качестве критерия несущей способности такого фундамента (аналогично принятому для свайного фундамента) можно принять нагрузку F, соответствующую определенному значению его осадки. В этом случае нагрузка F зависит от многих факторов и в первую очередь от расстояния между стенками. В качестве примера на рис. 2 43 приведены зависимости несущей способности таких фундаментов от отношения b/d (здесь d — толщина стенок).  Если ростверк не опирается на грунт, то нагрузка передается на основание только стенками. При незначительном расстоянии b1 несущая способность фундамента будет минимальной, что объясняется взаимным влиянием стенок одна на другую. С увеличением расстояния b несущая способность возрастает до максимального значения, затем наблюдается ее снижение до постоянного значения, которое не изменяется с увеличением расстояния b (кривая 2 на рис. 2.43). Постоянное значение несущей способности щелевого фундамента соответствует сумме несущей способности отдельных стенок. Указанная зависимость может иметь и иной вид, когда, достигнув максимального значения, несущая способность с увеличением расстояния b не изменяется (кривая 3 на рис. 2.43). Несущая способность щелевого фундамента с низким ростверком равна несущей способности стенок и ростверка. Характер ее изменения для стенок рассмотрен выше. Примем критерий несущей способности ростверка аналогичным критерию, взятому для стенок, В этом случае несущая способность ростверка линейно возрастает с увеличением его ширины или расстояния b (прямая 1 на рис. 2 43). Тогда характер зависимостей несущей способности от расстояния b для щелевого фундамента с низким ростверком будет отличаться от рассмотренною выше (кривые 4 и 5 на рис. 2,43). Экспериментальные исследования таких фундаментов проводили с использованием клинообразных и плоских элементов, которые устанавливали в лотке с последующей отсыпкой и уплотнением грунта вибратором. При такой технологии устройства опытных щелевых фундаментов утрачивались некоторые особенности работы их основания. Так, например, у монолитного фундамента имеется контакт монолитного бетона с грунтом, у щелевого элемента клинообразной формы — боковой распор, который возникает при забивке сборного элемента в щель. Поэтому может наблюдаться некоторое количественное расхождение действительной работы щелевого фундамента с его работой в опытах. В опытах с щелевым фундаментом плоского сечения использовали сборные железобетонные плиты размером 500x1500x100 мм, устанавливаемые на глубине d. Между грунтом и ростверком оставляли зазор высотой h; в отдельных опытах ростверк опирался на грунт. В опытах с клинообразными щелевыми фундаментами применяли железобетонные элементы размером 1000x1500x50 мм с уклоном боковых граней 0,15, 0,30 и 0,40 (углы соответственно 7; 14 и 20°). Для элементов плоского сечения было выполнено две серии опытов: при изменении расстояния b (расстояние между вертикальными стенками) от 300 до 700 мм при отсутствии опирания ростверка на грунт (I серия) и при изменении b от 400 до 600 мм при опирании ростверка на грунт (II серия),  Для обеих серий опытов можно считать установленным, что грунт, находящийся между вертикальными элементами, при указанных выше расстояниях вовлекается в работу фундамента. В табл. 2 30 приведены размеры фундаментов, значение силы F, при которой осадка фундамента составляет 3 мм, оптимальная нагрузка Fe, передаваемая на основание фундамента, осадка и среднее давление р0 в пределах общей площади фундамента, включая грунт в средней части. Опыты показали, что осадке 3 мм соответствует среднее давление от 0,24 до 0,43 МПа. В то же время нормальные напряжения непосредственно под торцами вертикальных стенок в 3—4 раза превышали указанные средние напряжения, что свидетельствует о перераспределении напряжений в основании и о включении в работу средней части массива грунта. Осадки в I серии опытов составляли в среднем 0,59 см. Во II серии опытов наблюдается аналогичная картина работы основания. Однако оптимальная нагрузка на фундамент здесь оказывается выше и при b=300 мм достигает F0=600 кН. Вследствие более полного включения в работу средней части массива грунта увеличилось и предельное напряжение, составляющее около 800 кПа. На рис. 2.44 показаны нормальные напряжения, МПа, да уровне торцов щелевых элементов, а также в средней части грунтового основания при действии нагрузки, равной 450 кН. Из рисунка видно, что иод торцами вертикальных элементов напряжения в среднем составляют 1,5 МПа, а в средней части основания они снижаются до 0,4 МПа.  Для всех опытов I и II серий можно выделить характерный линейный участок зависимости нагрузка — осадка. В сериях опытов III—V использовали клиновидные элементы фундаментов (табл. 2.31). На рис. 2.45 показана зависимость нагрузка— осадка этих фундаментов. Зависимость несущей способности основания от расстояния b между элементами представлена на рис. 2.46. Для элементов с углом наклона боковых граней 7° наблюдается максимум несущей способности при расстоянии b=300/400 мм; для элементов с углом 14 и 20° несущая способность возрастает с увеличением b.  |
