Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Свайные фундаменты имеют ряд преимуществ по сравнению с фундаментами мелкого заложения. Поэтому они получили широкое распространение в различных районах страны. Наибольшее применение нашли забивные сваи из тяжелого бетона. Типы, основные размеры, технические требования к сваям приведены в ГОСТ 19804-91 «Сваи железобетонные. Технические условия».
Анализ проводимых в разные годы исследований в области ударного погружения свай показывает, что единого мнения в оценке напряженно-деформированного состояния свай при забивке нет.
Сложность процесса протекания удара, а также многообразие факторов, влияющих на процесс забивки, является основной причиной того, что в настоящее время основное внимание уделяется развитию численных методов и использованию при расчетах вычислительной техники.
Большой вклад в теорию ударного погружения внесли ученые Б.В.Бахолдин, ВЛ.Бидерман, Ю.И.Васильевский, Н.Г.Герсеванов, Б.Ф.Горюнов, В.В.Кречмер, В.К.Манжосов и др.
Для обеспечения сохранности головы сваи в нормативной документации устанавливается 100%-ная отпускная прочность бетона. К тому же высокие классы бетона требуют применения качественных крупных заполнителей и больших расходов цемента.
Многие регионы страны не имеют прочных плотных заполнителей и для изготовления бетонов высоких классов вынуждены завозить их из горных районов. При реализации продукции по прейскурантным пенам работа заводов ЖБИ становится нерентабельной, что, естественно, сдерживает применение свай.
Решение этой проблемы возможно при использовании в конструкциях свай местных материалов: искусственных пористых заполнителей или мелкозернистого бетона (МЗБ).
Легкие и мелкозернистые бетоны имеют среднюю плотность меньшую, чем тяжелые, а так как висячие сваи армируются из условия восприятия собственного веса при подъеме на копер и транспортных операциях, снижается расход стали на кубический метр конструкции. Резкое удорожание энергоносителей снизило эффективность применения легкобегонных конструкций. Поэтому применение в производстве свай из мелкозернистого бетона стало более перспективным направлением.
Анализ литературных источников показал во многом противоречивые выводы о физико-мехапических свойствах мелкозернистого бетона. Мелкозернистый бетон несколько отличается от тяжелого бетона и основным его недостатком считается повышенный на 10-20?-о, из-за повышенной водопотребности бетонной смеси и большой удельной поверхности заполнителя, расход цемента на 1м3 бетона.
Предлагаемое в данной работе решение этой проблемы за счет поризации и создания мелкопористой однородной структуры цементного камня позволяет существенно снизить расход цемента.
В действующих стандартах на сваи не предусмотрено применение мелкозернистых бетонов. Поэтому целесообразно проведение исследований по установлению оптимальных технологических параметров производства свай из этого материала с обычным и преднапряжешшм армированием.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с Межвузовской научно-технической программой "Строительство" (Приказ Комитета по высшей школе № 252 от 27 марта 1991 г.) в рамках темы НИР Ульяновского политехнического института (с 1994 г. Ульяновского государственного технического университета) "Совершенствование технологии производства железобетонных конструкций с пониженной материалоемкостью (сваи)", а также комплексной программой ускорения научно-техішческого прогресса в народном хозяйстве Ульяновской области на 1985-1995 гг.
ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАШОННОЙ РАБОТЫ является изучение особенностей работы свай из мелкозернистого бетона при воздействии на них ударных нагрузок и разработка методики расчета напряженно-деформированного состояния свай при погружении в грунт. Для осуществления этой цели необходимо решить следующие задачи:
провести теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния свай при ударных воздействиях на различных этапах погружения",
провести теоретические исследования влияния дефектов первого рода (пор) на поризованный мелкозернистый бетон;
оптимизировать рецептурные составы и технологические параметры производства цементных композиций от класса В12,5 до ВЗО на основе мелких кварцевых песков;
осуществить апробацию результатов исследований в производстве свай и применения их при возведении свайных оснований.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
разработан метод расчета напряженно-деформированного состояния свай при динамических воздействиях с учетом воздействия технологической среды.
разработана методика подбора рецептурных составов композиций с оптимальной плотностью дефектов в структуре;
получены математические модели физико-механических свойств мелкозернистого бетона, необходимые при проектировании свай и свайных оснований;
Степень обоснованности научных положений, выводов и конструктивных решений на их основе подтверждается использованием отработанных методов и методик исследования, достаточным объемом экспериментального материала, проведением испытаний в полевых условиях и внедрением.
в разработке рабочих чертежей свай квадратного сечения длинной от 3 до 12 м;
в разработке «Технических условий» на производство свай типа С;
во внедрении результатов исследований на заводах ЖБИ и их использование при возведении свайных оснований предприятиями стройиндуст-рии Ульяновской области;
- во внедрении результатов в учебный процесс.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Результаты и основное содержание работы изложено в 22 публикациях, и доложено на 3 международных, 2 региональных и 7 вузовских научно-технических конференциях. Программа для расчета свай на ЭВМ зарегистриро-
Результаты работы прошли производственную апробацию на предприятиях ЗАО «Новоульяновскжелезобетон.» г. Новоульяновска , АО СПК «Димит-ровградстрой», ОАО «ЖБИ-1» г. Ульяновска.
f^T'TV* ГГУ'Т-'Л 7-TJ \ ТТ ЛТТ^ГІ* "Г* A l-^-ym *
Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы, включающего 136 наименований и приложетгай. Основная часть работы изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 19 таблиц.
метод расчета напряженно-деформированного состояния свай при ударном нагружении;
теоретические исследования влияния поризации на физико-
мевдации по получению мелкозернистого бетона с поризацией цементного камня;
математические модели основных физико-механических свойств разработанных материалов;
результаты производственной апробации технологии изготовления свай из мелкозернистого бетона порисованной структуры;
технико-экономическая оценка эффективности данной технологии.