Методика определения контактных давлений на ленточный фундамент сооружений

В работе представлены сведения по расчету контактных давлений при проектировании и строительстве фундаментов ленточного типа

При проектировании и эксплуатации зданий необходимо знать и учитывать неравномерное распределение вертикальных давлений на фундамент. Их неравномерность приводит к неравномерному уплотнению грунта под сооружением, что влечет за собой неравномерность осадки зданий. Следствием этого может быть возникновение трещин и разрушение конструкции.

Для предупреждения этого необходимо обеспечивать равномерность распределения такого давления. Теоретическое решение задачи его определения математически сложно. Поэтому экспериментальное изучение контактных давлений между фундаментом и сооружением является наиболее эффективным способом, позволяющим учитывать закономерности влияния на них технологических и конструктивных факторов.

Для этого разработана экспериментально-расчетная методика, основанная на следующих положениях. Определение контактных давлений p осуществляется с помощью тензометрии (рис/ 1) с дальнейшей математической обработкой данных.

Рассмотрим, например (см. рис.1), ленточный фундамент, для которого можно принять, что давления по его ширине не меняются. Разобьем длину линейного контакта l_k на N равных по длине участков длиной l=l_k/N. Заменим в пределах каждого участка переменное давление на статически эквивалентную постоянную pi=const и приведем p_i к сосредоточенной равнодействующей P_i=p_i^.l.

Рис. 1. Схема распределения контактных давлений по поверхности фундамента

По свободной боковой поверхности фундамента, максимально близкой к контактной, наклеивается тензодатчиков, каждый из которых выдает свой сигнал α_i, зависящий от величины и характера изменения нагрузки p. По закону Гука α_i пропорционален всем P_i:

. (1)

В результате предварительного тарирования всей измерительной системы определяются коэффициенты α_ij. В процессе тарировочного нагружения измеряют все α_i. Физический смысл α_ij следующий, это сигнал в j – датчике от действия единичной силы P_i=1, приложенной к середине j–го участка. Единичная сила последовательно прикладывается ко всем участкам и снимаются показания всех датчиков. Если прикладывается не единичная сила P_i, то показания датчиком надо на нее разделить.

Если коэффициенты α_ij известны, то имеем систему N уравнений с неизвестными P_i, решая которую определяем все P_i, и значения p_i=P_i/l. По полученным значениям p_i строим эпюру распределения контактных давлений.

Разработанная экспериментальная методика позволяет в процессе реального строительства в автоматическом режиме снимать показания всех тензодатчиков, обрабатывать эти показания на компьютере, определять величину и характер распределения контактных давлений между фундаментом и зданием в любой момент времени. Она прошла проверку в модельном эксперименте. Погрешность определения контактных давлений не превышает 8%.

Данный метод можно развить не только для ленточного (линейного) фундамента. Если нужно изучить распределение давлений по некоторой площади фундамента, то контактную поверхность разбиваем на отдельные площадки. Дальнейшие рассуждения аналогичны предыдущим. Но в данном случае может возникнуть сложность в отыскании мест установки тензодатчиков.

Таким образом, разработан новый эффективный экспериментально-расчетный метод определения контактных давлений на фундамент.

Литература

1. Джемилов Э.Ш., Иззетов Н.А., Цеханов Ю.А., Якубов Ф.Я. Определение контактных давлений. – «Вісник Хмельницького національного університету», 2006, № 6, с. 14 – 17.

Воронежский государственный технический университет

УДК 002:34+004.056.5

Е.А. Балаганская