РОЗДІЛ 2
МОДЕЛЬНІ ВИПРОБУВАННЯ АРМОВАНИХ ОСНОВ
Для встановлення характеру впливу параметрів армування на деформації армованих основ були виконані експериментальні випробування основ у лотку.
Мета експерименту - встановлення оптимальних параметрів армування одношарових і двошарових основ і визначення їх деформацій.
Основні параметри армованих основ, які встановлювались експериментальними випробуваннями: довжина арматурних шарів, глибина закладання першого шару, максимальна кількість і відстань між арматурними шарами, щільність матриці (ґрунту) і довжина зони ущільнення за межами армування, просторове армування оболонками.
Як арматурний елемент була використана скловолокниста ниткопереплетена сітка СНАП-2000 термічно оброблена пульвербакелітом. Технічні характеристики сітки представлені в табл.2.1.
Таблиця 2.1
Технічні характеристики сітки
ПараметриСНАП - 2000Розмір чарунок, мм5?7Товщина, мм1,4Маса, г/м2470Ширина полотна, м1,0Довжина полотна у рулоні, м100Розривне навантаження, кН:
у повздовжньому напрямку
у поперечному напрямку
28,0
24,0Розтяг при розриві, %3Модуль пружності, МПа230?430
Як модель фундаменту був використаний абсолютно жорсткий металевий штамп із розмірами по підошві 100?250мм.
Матеріалом ґрунту для моделей служив однорідний пісок (Сu = 2,7) середньої зернистості з вологістю W = 6,2 %.
2.1. Дослідна установка та вимірювальне обладнання
Дослідження моделей основ з пошаровим їх армуванням в лабораторних умовах виконувались в лотку (рис.2.1) , який представляє собою металевий ящик довжиною 1250 мм, шириною 1200 мм і висотою 1200 мм. Стінки лотка виконані з листового металу товщиною 5 мм. Для забезпечення необхідної жорсткості стінок лотка останні укріплені вертикальними ребрами жорсткості.
Тиск на штамп передавався центрально через шарнірну опору за допомогою гвинтового домкрату. Зусилля, що передавались на штамп, контролювались за допомогою динамометру ДС-5 з навантаженням 5000кгс та індикатором часового типу з ціною поділки рівною 5кгс. Стабільність навантаження контролювалась постійним спостереженням за показниками індикатора. Регулювання виконувалось за допомогою плавного повороту підйомного гвинта. Попередньо було проведено контрольне тарування динамометру, яке встановило повну збіжність із паспортними даними.
Осадки моделі фундаменту фіксувались показниками двох прогиномірів типу ПАО - 6 з точністю 0,01мм. Прогиноміри на штампі встановлювались симетрично відносно вертикальної повздовжньої площини симетрії штампу.
Переміщення штампу фіксувались після прикладення кожного ступеня навантаження зняттям відліків прогиномірів.
Рис.2.1. Загальний вигляд лабораторного лотка для модельних випробувань армованих основ:
1 - металевий лоток; 2 - арматурні елементи (геосітки); 3 - однорідний пісок середньої зернистості; 4 - металева рама для упору гвинтового домкрату; 5 - реперна система (дерев'яні бруси 30?30 мм); 6 - гвинтовий домкрат; 7 - прогиноміри; 8 - вантажі (вагою 100г); 9 - динамометр; 10 - металевий штамп; 11 - металеві струни.
2.2. Визначення деформацій фундаменту на армованій основі методом наближеного моделювання
Використання умов наближеного моделювання дозволяє визначати деформації фундаменту на армованій основі натурних розмірів по результатам малорозмірних випробувань. Ідея цього способу випробувань складається в тому, що геометричні розміри фундаментів моделюються з дотриманням їх динамічної і кінематичної подібності, а грунт при цьому зберігається однаковим для моделі і прототипу (тобто фундаменту натурних розмірів) [59].
Трьох-п'ятикратна серія випробувань моделей фундаментів проводиться у відповідних ґрунтових умовах. Під час випробувань особливу увагу слід звертати на їх чистоту, тобто максимально дотримуватись прийнятих умов моделювання, точності вимірювання зусиль і відповідних їм переміщень.
Навантаження на фундамент прикладають ступенями, які рівні близько одній десятій від критичного значення, до повної втрати несучої здатності основи, коли переміщення не затухають без прикладення додаткового зусилля.
За критичне навантаження Nlim на фундамент приймають останню ступінь навантаження, при якій настає стабілізація переміщень. Цьому навантаженню відповідає переміщення Ulim.
Осереднені показники дослідної залежності навантаження-переміщення обробляють і представляють графічно у відносних величинах. При цьому по осі абсцис відкладають відношення діючих навантажень Ni до їх критичних значень Nlim , а по осі ординат - відповідно відношення переміщень Ui і Ulim. Така обробка результатів випробувань надає змогу порівнювати залежності для фундаментів різних масштабів і отримувати рівняння, які пов'язують між собою відносні параметри:
(2.1)
Співвідношення між критичними значеннями зусиль і переміщень для прототипу і моделі апроксимуються наступними виразами:
(2.2)
(2.3)
де СL - співвідношення лінійних розмірів або масштабів прототипу і моделі; n i m - показники степені, які залежать від конструкції фундаментів і виду ґрунту.
З запасом міцності основи можна прийняти для фундаментів n = 2,2; m = 1[59].
Для того, щоб отримати величину деформації вертикально завантаженого стрічкового фундаменту з шириною підошви В = 2,0м, який влаштований на армованій основі, нами було проведено випробування трьох моделей з наступними співвідношеннями лінійних розмірів прототипу і моделі (СL): а) СL = 20 (В = 0,1м); б) СL = 8 (В = 0,25м); в) СL = 4 (В = 0,5м).
За результатами випробувань отримуємо осереднену залежніст