Крени жорстких фундаментів на водонасиченій шаруватій основі - Автореферат

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. 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. 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. 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. 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.Тому зроблено висновок, що проблема розрахунків крену жорстких, у тому числі прямокутних, фундаментів на пружному напівпросторі і в часі є вельми актуальною. 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. 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 24 0,01 години. 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;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. 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. У всіх випадках розрахункові і експериментальні значення середніх осідань моделей фундаментів мають невелику розбіжність; Значення крену фундаментів залежить від ексцентриситетів додаткового вертикального навантаження і часу його дії, при цьому розрахункові значення крену фундаментів, як правило, нижче фактичних даних. 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”.

Основний зміст роботи

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*I(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.

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 Придніпровя, 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 Придніпровя, 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).