Закономірності осідань великорозмірних фундаментів, що розташовані на ґрунтовому шарі кінцевої товщини

Abstract

Дисертація присвячена встановленню закономірностей прояву осідань великорозмірних фундаментів від геометричних і гірничо-геологічних параметрів і удосконалення на цій основі прийнятих на цей час методів розрахунку осідань фундаментів, а також наближення вітчизняних норм до світових стандартів. На основі аналітичних досліджень виявлено взаємозв’язок між середніми осіданнями ґрунтового масиву, на якому розміщені фундаменти з круглою та квадратною формою підошви, що розташовані на ґрунтовому шарі кінцевої тов-щини та їх осіданнями, що обчислені в межах гіпотези про необмежену товщину шару. Узагальнені закономірності та встановлений взаємозв’язок середніх осідань шару кінцевої товщини при наявності та відсутності дотичних напружень на контакті роздробленого ґрунту та жорсткого підстилаючого шару. Запропонована методика розрахунку осідань для фундаментів із шири-ною підошви від 0,8 до 68 метрів, особливістю якої є врахування масштабного фактору та особливостей будови ґрунтової товщі. Закономірності, отримані в результаті досліджень, використані у методиці визначення деформацій ґрунтових основ і впроваджені при розрахунку осідань плитного фундаменту 12-поверхового житлового комплексу в м. Черкаси, по вул. Гоголя, 261 у ТОВ «БЕСТ ІНЖЕНІРІНГ України».

Диссертация посвящена установлению закономерностей проявления осадок большеразмерных фундаментов от геометрических и горно-геологических параметров и усовершенствования на этой основе принятых в настоящее время методов расчета осадок фундаментов, а также приближение отечественных норм к мировым стандартам. Выполнен анализ значений предельно-допустимых осадок фундаментов, регламентируемых рядом нормативных документов. Определено, что существующие методы расчета осадок фундаментов на грунтовом основании требуют анализа и доработки с целью учета влияния на осадки фундаментов масштабного фактора (ширины подошвы фундамента) и строения грунтовой толщи (наличия жесткого подстилающего слоя). На основе анализа результатов наблюдений за натурными осадками исследуемых зданий и сооружений, расположенных на фундаментах круглой и квадратной формы шириной (диаметром) от 0,8 до 68 метра, и их сопоставление с рассчитанными значениями осадок по методике ДБН и «ПиН АЭ» было установлено, что расчетные осадки превышают фактические в 2-2,5 раза. В ходе расчетов средних осадок фундаментов была обнаружена зависимость: чем ближе к подошве фундамента залегает жесткий подстилающий слой, тем больше расхождение между расчетными и фактическими осадками фундаментов (примером стало реакторное отделение № 6 Запорожской АЭС). Выделена необходимость совершенствования методов расчета осадок фундаментов на грунтовом основании. Выполнены теоретические исследования, направленные на выявление влияния условий на границе слоев из раздробленного и жесткого грунта на осадки фундаментов. Установлено, что относительные осадки слоя конечной толщины существенно зависят от коэффициента Пуассона  и относительной толщины грунтового слоя . Осадки, соответствующие случаю проскальзывания грунтовых слоев на их контакте, при прочих равных условиях всегда больше осадок, соответствующих случаю полного сцепления грунтовых слоев. Показано, что при прочих равных условиях отношение теоретических осадок фундаментов, расположенных на грунтовом слое конечной толщины и их значений, установленных в рамках гипотезы о неограниченной толщине слоя, является функцией относительной толщины грунтового слоя и описывается экспоненциальной зависимостью. Установлено, что отношение фактических осадок фундаментов с шириной подошвы от 0,8 до 68 метров и относительной толщине сжимаемой толщи от 0,2 до бесконечности к их значениям, установленным в рамках модели упругой изотропной среды, является функцией ширины фундамента и подчиняется экспоненциальной зависимости с отрицательным показателем степени. Предложена методика расчета осадок для фундаментов с шириной подошвы от 0,8 до 68 метров, особенность которой заключается в том, что при условии залегания жесткого подстилающего слоя в пределах сжимающей толщи, необходимо рассчитанные по методике ДБН осадки умножить на корректирующие множители. Показано, что рекомендуемые дополнения позволяют выполнить учет влияния на осадки фундаментов масштабного фактора (ширины подошвы фундамента) и строения грунтовой толщи (наличия жесткого подстилающего слоя). Закономерности, полученные в результате исследований, использованы в методике определения деформаций грунтовых оснований и внедрены при расчете осадок плитного фундамента 12-этажного жилого комплекса в г. Черкассы, по ул. Гоголя, 261 в ООО «БЭСТ ИНЖЕНИРИНГ Украины».

The thesis is devoted tо determining the relationships between development of large-foundations settlements and geometry and geological settings, further improving current foundations settlements calculation methods on this basis and improving national standards to the international standards. A relationship between average rock massif settlements with round and square bottom foundations, which are located on the soil layer of finite thickness, and their settlements calculated using halfspace hypothesis was obtained. The relationships are generalized and relationship of average settlements of finite thickness layer accounting shear stresses at the contact of crushed soil and rigid underlying layer is established. The approach of foundation settlements calculation for the foundations with a width from 0.8 to 68 m is proposed. Its feature is accounting the scale factor and structural features of the soil thickness. Obtained relationships are used in approach for deformations soil bases determination and they are implemented in calculation of slab foundation settle-ment of 12-th floor residential complex in Cherkasy city, Gogol str., 261, LLC "BEST ENGINEERING Ukraine."