Размещено на http://www.allbest.ru/

Придніпровська державна академія Будівництва та архітектури

УДК 624.131

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

КРЕНИ ЖОРСТКИХ ФУНДАМЕНТІВ НА ВОДОНАСИЧЕНІЙ ШАРУВАТІЙ ОСНОВІ

Спеціальність 05.23.02 - Основи і фундаменти

Андрєєв Володимир Сергійович

Дніпропетровськ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБА) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Швець Віктор Борисович Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, завідуючий кафедрою “Основи і фундаменти”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Зоценко Микола Леонідович Полтавський національний університет імені Юрія Кондратюка завідуючий кафедрою видобутку нафти, газу і геотехніки

кандидат технічних наук старший науковий співробітник Шокарєв Віктор Семенович Запорізьке відділення державного науково-дослідного інституту будівельних конструкцій

Провідна організація: Одеська державна академія будівництва і архітектури, кафедра механіки ґрунтів і надійності споруд Міністерства освіти і науки України, м. Одеса

Захист відбудеться 29.06.2006 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.085.01 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ПДАБА: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий 29.05.2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради Баташева К.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. В практиці інженерної діяльності часто виникає проблема розрахунку крену жорстких фундаментів на шаруватій основі. До таких відносяться фундаменти висотних споруд, димарів, опор ліній електропередач і т.д.

Дані з науково-технічної літератури свідчать про те, що методи розрахунку фундаментів, які використовуються сьогодні, у ряді випадків не дозволяють досягти необхідної точності, оскільки вплив реологічних властивостей ґрунтової шаруватої основи і часові показники при визначенні крену фундаментів не враховуються.

З багатьох досліджень відомо, що однією з причин невідповідності розрахунків експлуатаційним параметрам є недостатньо повний облік текстурних властивостей ґрунтової товщі, а саме - шаруватості.

Один з методів дослідження крену фундаментів, викликаний впливом сусідніх фундаментів, навантажень на прилеглі площі, а також неоднорідністю ґрунтової основи в плані і по глибині, базується на відношенні різниці осідань середин протилежних сторін фундаменту до його довжини або ширини.

Існує методика розрахунку крену високих фундаментів і споруд кінцевої жорсткості, де в залежності від величини ексцентриситету навантаження збільшується нахил.

Крен окремих фундаментів або споруд в цілому повинен обчислюватися з урахуванням моментного навантаження в рівні підошви фундаменту, впливу сусідніх фундаментів, навантажень, направлених на прилеглі площі, і нерівномірності тиску в основі.

При визначенні величини крену фундаментів необхідно брати до уваги їх заглиблення, жорсткість надфундаментної конструкції. Крен фундаменту при дії позацентрового навантаження залежить від модуля деформації і коефіцієнта Пуассона, ексцентриситету, вертикальної складової рівнодіючих всіх навантажень на фундамент в рівні його підошви, а також від розмірів сторін фундаменту. При розрахунку крену фундаменту використовуються коефіцієнти, котрі приймаються по таблицях СНиПа 2.02.01-83.

Крім того, крен високих жорстких фундаментів (споруд) на однорідній основі залежить від одиничного згинаючого моменту, вертикальної складової всіх навантажень і висоти від підошви фундаменту до точки додаткового навантаження.

Існуючі методи розрахунку крену фундаментів або споруд на ґрунтовій основі базуються на використанні рішень, одержаних в рамках моделі лінійно-пружного ізотропного середовища. При цьому не враховується той факт, що в основах з шаруватою текстурою розподіл напруг може істотно відрізнятися від їх розподілу в однорідній основі.

Відзначене негативно впливає на методики розрахунку крену, які використовуються сьогодні.

Це підтверджує, що проблема розрахунку крену фундаментів споруд на шаруватій основі є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, представлені в даній роботі, виконані з держбюджетної тематики Міністерства освіти і науки України за номером держреєстрації № 0197U001647 „Розробка методів оцінки розвитку деформацій ґрунтових основ при реконструкції будівель і споруд” і теми за номером держреєстрації № 0104U009824 „Дослідження інженерно-геологічних умов, обґрунтування типів фундаментів опор арочного моста через р. Дніпро у складі проекту Подільського мостового переходу в м. Києві та їх розрахунки”.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розробка закономірностей формування та розвитку крену фундаментів, що знаходяться під впливом позацентрового навантаження на водонасиченій ґрунтовій основі необмеженої глибини і з властивістю повзучості. Для досягнення поставленої мети розв'язувалися наступні задачі:

- провести експериментальні дослідження поведінки моделей фундаментів на шаруватій основі під впливом східчасто-зростаючого навантаження і при різному співвідношенні деформаційних і реологічних властивостей ґрунтових шарів, їх розмірів та розташуванню по глибині;

- експериментально встановити вплив реологічних властивостей шаруватої основи на крен жорстких фундаментів залежно від текстурних особливостей ґрунтової товщі;

- розробити методику розрахунку крену жорстких фундаментів з використанням моделі у вигляді пружного напівпростору і урахуванням реологічних властивостей водонасиченого глинистого ґрунту;

- розробити практичні рекомендації розрахунку крену жорстких фундаментів на шаруватій основі з використанням методу скінчених елементів.

Об'єкт досліджень - крен позацентрово навантажених фундаментів на багатошарових основах, у тому числі з ґрунтовими шарами, володіючими реологічними властивостями у водонасиченому стані.

Предмет досліджень - виявлення закономірностей ущільнення шаруватих основ, складених зв'язними і незв'язними ґрунтами у водонасиченому стані.

Методи досліджень. експериментально-теоретичні, направлені на встановлення фактичного напружено-деформованого стану шаруватих ґрунтових основ позацентрово навантажених фундаментів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці та обґрунтуванні наукових досліджень і практичних рекомендацій для визначення кренів фундаментів на водонасиченій шаруватій основі зокрема:

вперше:

- розроблено алгоритм рішень по визначенню напружено-деформованого стану водонасичених основ позацентрово-навантажених фундаментів, що залежать від повзучості;

удосконалено:

- методику розрахунку крену фундаментів на шаруватій водонасиченій ґрунтовій основі, що дозволяє більш повно, ніж методика СНиП 2.02.01-83 враховувати реальний напружено-деформований стан урахуванням реологічних властивостей (фільтраційної консолідації і повзучості ґрунтового скелета);

отримав подальший розвиток:

- теоретичний підхід розрахунку кренів фундаментів на шаруватій водонасиченій основі.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені практичні рекомендації по розрахунку крену жорстких фундаментів з урахуванням шаруватості основ і часових показників. Пропоновані рекомендації дозволяють одержувати більш достовірні результати розрахунку крену фундаментів на шаруватій основі, ніж наявна методика СНиП 2.02.01-83.

Особистий внесок автора полягає:

- в розробці методики лабораторних досліджень ущільнення шаруватих основ під жорстким позацентрово навантаженим штампом;

- в експериментальному вивченні закономірностей ущільнення ґрунтових шаруватих основ при позацентровому навантаженні;

- в теоретичному аналізі напружено-деформованого стану шаруватих основ;

- в розробці практичних рекомендацій по розрахунку крену жорстких фундаментів на пружному напівпросторі;

- у використанні методу скінчених елементів для розрахунку осідань і крену фундаментів на шаруватій основі.

Апробація роботи. Основні положення роботи обговорювалися:

- на науково-технічній конференції “Проблеми реконструкції та експлуатації промислових та цивільних об'єктів”, Дніпропетровськ, 1999;

- на 4-ій Українській науково-технічній конференції з механіки ґрунтів і фундаментобудуванню, Київ, 2000;

- на 5-ій Українській науково-технічній конференції з механіки ґрунтів і фундаментобудуванню, Одеса, 2004.

Публікації. За темою дисертації опубліковано сім наукових статей у фахових виданнях, що відображають основні положення виконаних досліджень.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, списку використаних джерел і додатків, і включає 121 стор. основного тексту, 55 рис., 9 табл. і додатки на 15 стор. Список використаних джерел включає 120 найменувань.

Основний зміст роботи

Існування крену жорстких фундаментів є одним з головних критеріїв, що визначають експлуатаційну придатність будівель і споруд. Цьому питанню присвячена велика кількість робіт, з яких основними є праці С.С. Вялова, Н.М. Герсеванова, М.І. Горбунова-Посадова, Б.І. Далматова, К.Е. Єгорова, Б.Н. Жемочкіна, Ю.К. Зарецького, Н.А. Цитовича, В.Г. Шаповала, В.Б. Швеця та інших.

У вступі сформульовані актуальність теми, мета, задачі, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, показані особистий внесок пошукувача, апробація роботи.

Перший розділ складається з аналітичного огляду робіт, присвячених способам розрахунку основ по другій групі граничних станів, методикам визначення їх напружено-деформованого стану, реологічним процесам, що протікають в ґрунтових основах, і розрахунковим схемам ґрунту, прийнятим в теперішній час.

Питання розрахунку крену жорстких, у тому числі прямокутних фундаментів на шаруватій основі, з погляду реології досліджено недостатньо повно. Методика СНиП 2.02.01-83, що використовується в даний час, не дозволяє враховувати різницю в напружено-деформованому стані шаруватих і однорідних основ, обумовлену їх текстурою. Останнє створює проблеми при виборі розрахункової схеми основи і у ряді випадків впливає на результат. Аналогічний висновок зроблений щодо методик розрахунку крену фундаментів, розроблених іншими авторами.

Теоретичні дослідження напружено-деформованого стану шаруватих основ мають розрізнений, фрагментарний характер, а велика частина їх виконана з використанням різних спрощуючих розрахунок і спотворюючих реальну картину припущень.

Тому зроблено висновок, що проблема розрахунків крену жорстких, у тому числі прямокутних, фундаментів на пружному напівпросторі і в часі є вельми актуальною.

В другому розділі представлені методичні умови проведення і результати лабораторних випробувань осідань і крену фундаментів в просторовому лотку.

Для виявлення залежності середнього осідання і крену жорстких штампів від прикладеного до штампу навантаження з ексцентриситетом було проведено три лоткові експерименти.

При виготовленні глинистої пасти в першому лотковому експерименті використовувався повітряно-сухий ґрунт (суглинок), який до початку випробувань знаходився в приміщенні протягом одного року. Вживання повітряно-сухого ґрунту у вигляді основи пояснюється тим, що в результаті його замочування водою одержувана глиниста паста є однорідною масою. Експерименти проводилися на однорідній основі - суглинок; двошаровій основі (перший шар - пісок, другий шар - суглинок); тришаровій основі (перший шар - суглинок, другий шар - пісок, третій шар - суглинок), модельному матеріалі (пінополіуретан).

Перший шар, подрібнений, а потім розтертий на металевому листі за допомогою трамбівки масою 15 кг до однорідного стану, замочувався водою і пропускався через ряд сит з діаметром вічок від 1,0 до 0,3 мм Другий шар - пісок просівався через ряд сит з діаметром вічок від 0,3 до 0,5 мм, потім замочувався водою. Третій шар - суглинок, технологія приготування - аналогічна технології виготовлення першого шару.

Ґрунт укладався в лоток шарами близько 3,0 см і ущільнювався трамбівкою. Коли загальна товщина шару в лотку досягала 30,0 см, лоток заповнювався водою так, щоб поверхня води була вище поверхні ґрунту. В такому стані ґрунт знаходився 7 діб. При цьому щодня в лоток додавалася вода з метою підтримки її рівня, який падав через вбирання води в ґрунт та її випаровування.

Коли зменшення рівня води за добу не перевищувало 7 мм, в центрі лотка здійснювався піщана підсипка товщиною 5 мм. Вона призначалася для вирівнювання поверхні ґрунту в місці опирання на нього штампу. Піщана підсипка не робила істотного впливу на властивості глинистої пасти, проте дозволяла встановити штамп на ґрунт суто горизонтально і забезпечити його примикання до поверхні ґрунту всією площею.

В ході експериментів з використанням індикаторів переміщень годинного типу реєструвалися осідання для чотирьох точок жорстких штампів. Точність відліку за шкалою дорівнювала 0,01 мм. Відліки знімалися в моменти часу 0,0 (нульовий відлік); 36с; 72с; 108с; 180с; 288с; 6 хвилин; 9 хвилин; 12 хвилин; 21 хвилина; 30 хвилин; 1 година; 2 години; 3 години; 4 години; 5 годин; 6 годин; 7 годин; 8 годин; 23 години і 240,01 години. Після цього вводився новий ступінь додатку навантаження і процес повторювався.

Величина ступенів починалася з 0,032 кН (вага завантажувального пристрою) з наростанням навантаження протягом 3 раз по 0,02 кН. Всього в ході кожного випробування було прикладено по 4 ступеня навантаження, сумарна величина яких в кінці випробувань дорівнювала 0,092 кН.

Досліди на пінополіуретані проводилися з метою виявлення особливостей розвитку крену жорсткого фундаменту. Коефіцієнт Пуассона модельного матеріалу встановлювався внаслідок випробування кубиків розміром 60мм х 60 мм х 60мм з вимірюванням вертикальних і горизонтальних переміщень стінок зразків. Модуль деформації Е визначався по формулі Шлейхера з використанням експериментальних значень .

Таким чином, при розрахунку значень крену на пінополіуретані і в порівнянні їх з показниками крену по грунту підтверджено, що:

модельний матеріал з певними пружними характеристиками можна використовувати як основу, представлену напівпростором, а результати моделювання - для розрахунку осідань і крену жорсткого фундаменту;

величина ексцентриситету додаткового до фундаментів вертикального навантаження позначається на експериментальних величинах середніх осідань. При цьому має місце тенденція зростання середніх осідань фундаментів при збільшенні ексцентриситетів вертикального навантаження; значення крену фундаментів також залежать від ексцентриситетів додаткового вертикального навантаження. При цьому розрахункові значення крену фундаментів нижче фактичних

В третьому розділі представлені теоретичні дослідження закономірностей розвитку в часі крену фундаментів, зокрема з прямокутною формою підошви.

Розглянуті закономірності розвитку в часі крену фундаментів споруд на водонасиченій основі в рамках розрахункової схеми пружного напівпростору. На фундамент з підошвою прямокутної форми із сторонами L і b діє моментне навантаження

М=Qe,

де М - діючий на рівні підошви і в загальному випадку перекидаючий момент, що змінюється в часі; Q - результуюча сила вертикального навантаження, е-ексцентриситет. Основа фундаменту характеризується пружними (G і v) і реологічними (С_к) характеристиками. Тут v - коефіцієнт Пуассона, G - модуль зсуву, С_к - коефіцієнт консолідації. На процес деформації основи повзучість ґрунтового скелету впливає незначно. Зовнішнє навантаження прикладено до фундаменту у момент часу t=0.

Використано точне рішення задачі про зосереджену силу, прикладену до верхньої межі водонасиченого напівпростору (аналог класичної задачі Буссинеська).

Зважаючи на громіздкість рішення і необхідність у разі його використовування обчислювати невласний інтеграл, що погано сходиться на інтервалі (0,?), була виконана апроксимація наступної функції:

S(r,t)= (1)

де a₂=; b₂=; c₂=.

Тут S - осідання денної поверхні основи в точці з координатою r у момент часу t; Q - зосереджена сила, erfс(x)=1-erf(x) - додатковий інтеграл вірогідності; J_0(x) - функція Бесселя першого роду з нульовим індексом; - параметр.

З використанням перетворень

S*= і t*=

вираз (1) приведений до вигляду:

S*= (2)

ц(ж,t*)=(1-v)[1+ert(ж)+v exp(-ж2t*)] (3)

шляхом підстановки x= ж мала вигляд:

 (4)

Вираз (4) був представлений так:

ц(х);

Z=e-bx (5)

Тут a_i і b підлягаючі визначенню в ході апроксимації коефіцієнти, а Тi*(Z) - зміщені поліноми Чебишева.

Далі обчислювалися значення крену:

(6)

Вирази (6) інтегрувалися методом трапецій. При цьому для зручності розрахунків табулювалися значення крену, що вичленували по формулі:

(7)

Апроксимація виконувалася методом найменших квадратів. При цьому для визначення показника ступеня був використаний градієнтний метод оптимізації.

Для обліку перекидаючого моменту, що змінюється в часі, використовуємо принцип суперпозиції. Такий підхід цілком обоснований, оскільки для ґрунту використана модель лінійного ізотропного середовища.

Проведено дослідження впливу повзучості ґрунтового скелету на процес розвитку крену фундаментів прямокутної форми. В цьому випадку залежність “крен - фундамент - час” має вигляд:

(8)

Тут i^ф(t) - крен фундаменту у момент часу t, i^ф(ф) - крен, обумовлений процесом фільтраційної консолідації ґрунту; k(t,ф) - ядро повзучості ґрунтового скелета.

Для того, щоб врахувати оборотні в часі деформації повзучості і їх накопичення, приймемо ядро повзучості ґрунтового скелета у вигляді:

До(t,ф)= K₁ (t-ф) +K₂ (ф) (9)

крен фундамент навантаження позацентровий

Тут K₁(t-ф) - частина ядра повзучості, що описує оборотні в часі деформації повзучості, а K₂₍ф) - частина ядра повзучості, що описує їх накопичення. Процес повзучості крену фундаментів в дисертації враховується з використанням спеціальних таблиць.

Із застосуванням поліномів першого ступеня виконувалася інтерполяція представлених в стовпцях вказаних таблиць залежностей “i₀ -t”. Маємо:

(10)

тут n - число рядків таблиці; a_i=i₀,_i-1,

b_i = .

Якщо, як розрахункова, використовується схема пружного напівпростору, то за допомогою співвідношення рівняння (10) приводиться до вигляду:

(11)

З урахуванням рівняння (11) маємо

(12)

Таким чином, в рамках моделі пружної водонасиченої основи для розрахункових схем напівпростору і постійного в часі моментного навантаження одержані наближені рішення для залежності “крен фундамента-час”.

Виконано узагальнення рішень, одержаних для постійного в часі навантаження на випадок змінних моментних величин.

Одержані узагальнені результати теоретичних досліджень на випадок водо- і неводонасичених основ, грунтовий скелет яких володіє властивістю повзучості.

В четвертому розділі представлені матеріали досліджень, направлених на виявлення достовірності методики розрахунку крену фундаментів на пружному напівпросторі при обліку реологічних властивостей ґрунту.

Зіставлення результатів розрахунків з наявними даними спостережень, натурних експериментів дозволяє оцінити ефективність вихідної математичної моделі і при необхідності модифікувати її з тим, щоб добитися більшої її адекватності реологічним процесам.

В ході зіставлення практичних і теоретичних досліджень використано середнє квадратичне відхилення експериментальних кривих від теоретичних.

Для цього застосована формула:

(13)

Тут - середнє квадратичне відхилення;

- розрахунковий крен у момент часу t_j;

- експериментальний крен у момент часу t_j;

n - число експериментальних значень, одержаних у всіх серіях випробувань.

З урахуванням великої складності процесів механіки і порівняно обмежених можливостей контролю за їх вимірюванням математичний опис процесів дозволяє вже зараз одержувати не тільки якісну, але й достовірну додаткову кількісну інформацію, необхідну для регулювання і прогнозування роботи споруд.

В основу пропонованої методики покладено алгоритм розрахунку крена зі СНиП 2.02.01-83 в порівнянні з результатами теоретичних досліджень дисертаційної роботи

Відзначено, що при слабких ґрунтах або середньому тиску фундаменту Рср > 0,5 МПа, або при існуванні одночасно обох обумовлених вище ситуацій, коефіцієнт k_m, запропонований СНиП 2.02.01-83, слід приймати рівним одиниці, а коефіцієнт k_е -- по таблиці 1 методики.

Таблиця 1 Значення коефіцієнтів kе на пружному напівпросторі

Форма фундаменту і напрямок дії моменту	о = L/b	kе
Квадратний фундамент	1,0	0,84
Прямокутний фундамент з моментом уздовж більшої сторони	1,2	0,97
	1,5	1,14
	2,0	1,38
	3,0	1,74
	5,0	2,21
	10,0	2,86
Прямокутний фундамент з моментом уздовж меншої сторони	1,2	0,72
	1,5	0,60
	2,0	0,46
	3,0	0,31
	5,0	0,19
	10,0	0,10

Завдяки цьому зроблена перевірка методики розрахунку загального крену на адекватність експерименту, що дозволило одержати результати в задовільній відповідності з експериментальними даними. Методика рекомендована для використовування в проектній практиці.

Висновки

У дисертаційній роботі, що є закінченою науково-дослідною працею, наведено теоретичні узагальнення, наукові положення, практичні рекомендації, які в сукупності вирішують науково-практичне завдання дослідження поведінки крену фундаменту на шаруватій водонасиченій основі. Це знайшло відображення у наступному:

1. Величина ексцентриситету додаткового до фундаментів вертикального навантаження позначається на експериментальних величинах середніх осідань: має місце тенденція зростання середніх осідань фундаментів при збільшенні ексцентриситетів вертикального навантаження.

2. У всіх випадках розрахункові і експериментальні значення середніх осідань моделей фундаментів мають невелику розбіжність;

3. Значення крену фундаментів залежить від ексцентриситетів додаткового вертикального навантаження і часу його дії, при цьому розрахункові значення крену фундаментів, як правило, нижче фактичних даних.

4. В рамках моделі пружної водонасиченої основи, ґрунтовий скелет якої володіє властивостью повзучості, для розрахункових схем напівпростору і постійного в часі моментного навантаження наближені рішення описують залежність “крен фундаменту - час”.

5. Ці рішення узагальнено, на випадок змінного в часі моментного навантаження.

6. Для моделі абсолютно гнучкого фундаменту по розрахунковій схемі основи у вигляді пружного ізотропного напівпростору складена таблиця, визначає стабілізовані (при ) крени фундаментів. Значення в таблиці одержані з використанням відповідної формули СНиП 2.02.03-83, в якій враховуються реологічні показники.

7. Одержана залежність крену фундаментів на водонасиченій основі різної товщини від часу і різних співвідношень сторін фундаменту і значень коефіцієнта Пуассона ґрунтового скелету. Це дозволило встановити наступне:

- в процесі фільтраційної консолідації на інтервалі часу t*(0,?) крен змінюється в 2(1-v) рази. Якщо коефіцієнт Пуассона ґрунтового скелету v = 0,5, то зміни крену в часі не відбувається взагалі;

- якщо перекидаючий момент діє на фундамент із сторонами L і b у напрямку більшої сторони L, то при меншому співвідношення L/b швидше завершується процес розвитку крену в часі;

- чим вище значення коефіцієнта Пуассона ґрунтового скелета, тим швидше за інших рівних умов завершується процес фільтраційної консолідації основи і стабілізації крену фундаменту.

Розроблена методика розрахунку загального крену фундаментів з використанням методу скінчених елементів. За критерій точності розрахунку запропоновано приймати розбіжність в значеннях загального крену не більш, ніж в 5% між даними, одержаними при грубому розбитті основи і даними, одержаними при згущуванні сітки розбиття в 2 рази.

Список опублікованих робіт з теми дисертації

1. Андреев В.С. Методика исследования кренов моделей внецентренно нагруженных фундаментов на основании в виде упругого полупространства. Днепронетровск: Вісник академії, №5, 2000. С 4 - 8;

2. Андреев В.С. Изучение кренов жестких прямоугольных фундаментов во времени и при циклическом нагружении на многослойном основании Міжвідомчий науково-технічний збірник „Механика грунтов, геотехника, основания и фундаменты”, вып. 53; Київ: 2000, С. 302 - 306;

3. Андреев В.С., Селихова Т.А., Тютькин А.Л. Исследование влияния метрики модели грунтового основания на результаты расчета / Новини науки Придніпров'я, 2004. - №3. - С.36-40 (автору належать практичні розрахунки);

4. Андреев В.С., Тютькин А.Л., Селихова Т.А. Математическое моделирование внецентренно нагруженных фундаментов на слоистых основаниях методом конечных элементов / Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ: Вид-во ДІІТу, 2003.-№ 4. - С.20-25 (автору належить моделювання фундаментів з використанням метода скінченних елементів);

5. Андреев В.С., Бабич Ф.В., Петренко В.Д., Селихова Т.А., Тютькин А.Л. Исследование влияния расположения единичного слабого слоя на напряженно-деформированное состояние грунтового основания / Новини науки Придніпров'я, 2005. - №1. - С.23-30 (автору належить дослідження напружено-деформованої грунтової основи);

6. Шаповал В.Г., Бабич Ф.В., Капустин В.В., Шаповал А.В., Андреев В.С. Закономерности развития во времени кренов фундаментов с прямоугольной формой подошвы на грунтовом водонасыщенном основании. Міжвідомчий науково-технічний збірник „Механика грунтов, геотехника, основания и фундаменты”, вып. 61; т.1, Київ: 2004, С. 193 - 200 (автору належить вивчення поведінки кренів фундаментів на ґрунтовій водонасиченій основі);

7. Швец В.Б. Петренко В.Д. Андреев В.С. Особенности моделирования крена сооружений на основании представленном упругим полупространством. Геотехническая механика, вып.49, Днепропетровск: 2004, С. 173 - 177 (автору належить розробка моделі для визначення кренів фундаментів з використанням модельного матеріалу).

АнотаціЇ

Андрєєв В.С. Крени жорстких фундаментів на водонасиченій шаруватій основі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.02 - Основи і фундаменти. Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2006.

Робота присвячена експериментально-теоретичному дослідженню крену фундаменту на водонасиченій шаруватій основі.

Експериментальні дослідження виконані в просторовому лотку з внутрішніми розмірами 80см 48см 63см із стінками з оргскла товщиною 3 см при використанні жорсткого штампу.

Для основи використовували модельний матеріал, дрібний пісок і суглинок різної консистенції.

Проведені за розробленою методикою експерименти дозволили вивчити особливості розвитку крену жорсткого фундаменту на водонасиченій основі, показана можливість використовування модельного матеріалу для вивчення деформації ґрунтових основ.

Проведені теоретичні дослідження закономірностей розвитку в часі крену фундаментів споруд на водонасиченій основі, зокрема з прямокутною формою підошви. Це зроблено в рамках розрахункової схеми пружного напівпростору.

Одержані розрахунки залежності крену фундаментів на водонасиченій основі від часу при різних співвідношеннях товщини основи, розмірів сторін і значеннях коефіцієнта Пуассона ґрунтового скелета.

При вищому значенні коефіцієнта Пуассона ґрунтового скелета, швидше завершується процес фільтраційної консолідації основи і відбувається стабілізація крена фундаменту. Крен розташованого на шарі пружного напівпростору на інтервалі часу t(0,?) змінюється у в 2(1-н) раз. Якщо коефіцієнт Пуассона ґрунтового скелета v = 0,5, то зміна крену в часі не відбувається взагалі.

Ключові слова: крен, штамп, модельний матеріал, консолідація фільтрації, водонасичена основа, повзучість.

Андреев В.С. Крены жестких фундаментов на водонасыщенном слоистом основании. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 - Основания и фундаменты. Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. Днепропетровск, 2006.

Работа посвящена экспериментально-теоретическому исследованию крена фундамента на водонасыщенном слоистом основании.

Разработана методика экспериментальных исследований на грунтовом основании и модельном материале.

Экспериментальные исследования выполнены в пространственном лотке с внутренними размерами 80см 48см 63см и стенками из оргстекла толщиной 3см при использовании жесткого штампа.

Для формирования основания использован модельный материал, мелкий песок и суглинок различной консистенции.

Определены упругие характеристики модельного материала.

Проведенные согласно разработанной методике эксперименты позволили получить особенности развития крена жесткого фундамента на водонасыщенном основании. Показана возможность использования модельного материала для изучения деформаций грунта.

Получены теоретические закономерности развития во времени крена фундаментов сооружений на водонасыщенном основании, в частности с прямоугольной формой подошвы.

Приведены расчеты зависимости крена фундамента на водонасыщенном основании от времени при различных его толщинах, размерах сторон фундамента и значениях коэффициента Пуассона грунтового скелета. Сопоставление результатов расчетов с имеющимися данными наблюдений, натурных экспериментов (лотковых экспериментов), позволяет оценить эффективность исходной математической модели и при необходимости модифицировать ее с тем, чтобы добиться большей ее адекватности рассматриваемому явлению.

С учетом большой сложности процессов механики и сравнительно ограниченных возможностей контроля за измерением, математическое описание процессов позволяет уже сейчас получать не только качественную, но и достоверную дополнительную количественную информацию, необходимую для регулирования и прогнозирования работы сооружений, отдельных конструкций и процессов.

Показано, что при большем значении коэффициента Пуассона грунтового скелета быстрее завершается процесс фильтрационной консолидации основания и происходит стабилизация крена фундамента. Крен фундамента на упругом полупространстве в интервале времени t(0,?) изменяется в 2(1-н) раза. Если коэффициент Пуассона грунтового скелета н = 0,5, то изменение крена во времени не происходит вообще.

Разработаны практические рекомендации по расчету кренов жестких фундаментов с учетом слоистости основания и временных показателей. Предлагаемые рекомендации позволяют получать более достоверные результаты расчета кренов фундаментов на слоистом основании, чем имеющаяся методика СНиП 2.02.01-83.

Ключевые слова: крен, штамп, модельный материал, фильтрационная консолидация, водонасыщенное основание, ползучесть.

Andreyev V.S. Determination hard foundations heel on hydrogenous stratified base. - Manuscript.

The dissertation on competition of academic degree of engineering sciences candidate, specialty 05.23.02 - Footing and foundations. Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. Dniepropetrovsk, 2006.

Work is devoted to experimental and theoretical research of foundation heel on hydrogenous stratified base.

Experimental researches are executed in а spatial tray with interior sizes 80 48 63 cm with walls of асrylic plastic of 3 cm thickness and rigid plate. Polyurethane, fine sand and loam of different consistency, were used as model material for foundation.

Developed method of experiments conducting allowed to study features of rigid square foundation heel development on hydrogenous base.

Conducted experimental researches reveled: possibility of model material use for study of ground bases deformation, features of foundation heel development on hydrogenous foundation.

Theoretical researches of conformities to law development in time foundations heel with rectangular form sole are represented.

Conformities to law development in time of building foundations heel on hydrogenous foundation within framework calculated chart resilient semi space were further considered.

In addition, executed calculations using dependencies of foundations heel, got by us, on hydrogenous foundation from time at different correlations thickness foundation, correlation's sizes of their parties and values of Poisson's ratio of ground skeleton allowed us to set the following.

Higher the values of Poisson's ratio of ground skeleton are, the faster process of filtration consolidation of foundation completes.

In process of filtration consolidation the list located on а layer of resilient semi space on time domain t (0,?) changes 2(1-н) times. Thus, if соеfficient Poisson ground skeleton v = 0,5, it does not take place change list in time generally.

Higher the value of Poisson's ratio of ground skeleton of hydrogenous layer of resilient semi space is the faster stabilization of list foundation takes place.

Keywords: list, plate, model material, filtration consolidation, hydrogenous foundation, creep.

Размещено на Allbest.ru

...