Напружено-деформований стан основи пальових анкерів з розширеннями по довжині стовбуру - Автореферат

Мета дисертаційної роботи - розроблення ефективних конструкцій пальових анкерів із розширеннями по довжині стовбура, комплексні експериментально-теоретичні дослідження напружено-деформованого стану (НДС) їх основ, удосконалення методики їх розрахунку й упровадження в практику будівництва трубопроводів. Для досягнення поставленої мети вирішувались такі задачі: обґрунтувати нові ефективні конструкції пальових анкерів із розширеннями по довжині стовбура; розробити інженерні методи розрахунку несучої здатності пальових анкерів із розширеннями по довжині стовбура; Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: уперше в натурних умовах досліджена взаємодія ефективних пальових анкерів з розширеннями по довжині стовбура з основою, у тому числі параметри ущільнених зон ґрунту навколо стовбура та розширень анкерів; розроблено новий інженерний розрахунок несучої здатності пальових анкерів з розширеннями по довжині стовбура, котрий ураховує форму "тіла випирання", спосіб улаштування анкера, вид ґрунту та його характеристики міцності;Характер взаємодії анкерів з основою (і, кінець кінцем, їх несуча здатність) визначається видом та станом ґрунту, глибиною залягання фундаменту й обємом масиву, що залучається до роботи, котрі суттєво залежать від способу влаштування анкерів (зокрема ущільнення, закріплення ґрунту; схеми витиснення ґрунту; характеру та швидкості передачі на нього тиску). Ущільнення ґрунту навколо паль ураховують: згущенням сітки КЕ при використанні лише природних характеристик ґрунту; прийняттям зміцнення ґрунту на контакті "паля - ґрунт"; призначенням наведених характеристик ґрунту за даними пенетрації й зондування; за кореляційними залежностями між градієнтом ущільнення та характеристиками ґрунту. До труднощів цього напряму відносять: 1) значну фізичну нелінійність (перш за все, стисливість) ґрунтів, наслідком чого є проблеми врахування характеру і швидкості навантаження основи; 2) геометричну нелінійність (великі незворотні деформації та локальні переміщення ґрунтів), через яку математична реалізація задач супроводжується значним спотворенням КЕ сітки, що спричиняє необхідність її нерегулярної перебудови (що створює технічні труднощі й збільшує похибки числових рішень); 3) невідомість подекуди області контакту робочого органа (палі) з ґрунтом. У другому розділі розглянуті запатентовані автором конструкторські розроблення нових ефективних пальових анкерів із розширеннями по довжині стовбура, в основу яких покладена концепція залучення до роботи більшого обєму ґрунту з підвищеними значеннями фізико-механічних характеристик і розмірами ущільнених зон над розширеннями (що забезпечує збільшення несучої здатності анкерів на дію висмикуючого навантаження), а також натурні експериментальні дослідження їх взаємодії з піщаними та глинистими основами. Підвищення несучої здатності анкера досягається за рахунок того, що при зануренні палі ґрунт нижніми виступами розсувається, а за допомогою верхніх виконується "забирання" ґрунту за межами свердловини, створеної нижніми анкерними виступами.Розроблені конструкції пальових анкерів із розширеннями за довжиною стовбура: клиноподібна паля з виступами, оберненими розширеним боком до поверхні, для пісків; анкер у пробитій свердловині з розширеннями за її довжиною для глинистих ґрунтів, - в основі яких концепція залучення до роботи більшого обєму ґрунту з підвищеними значеннями фізико-механічних характеристик і розмірами ущільнених зон над розширеннями, що забезпечує зростання несучої здатності анкерів на висмикуючі навантаження. Наявність розширень за довжиною анкера підвищує його несучу здатність в 1,7 рази, а питомий опір (на 1 м 3 бетону) в 1,4 разу в клиноподібних паль, та відповідно в 2,5 і 1,25-1,45 разу в анкерів у пробитих свердловинах порівняно з аналогічними анкерами без розширень. Вперше для оцінки НДС ґрунтового масиву при влаштуванні й наступній роботі в ньому пальових анкерів із розширеннями за довжиною стовбура (у т. ч. для визначення розмірів зон ущільнення та деформацій, наведених параметрів ґрунту в них, переміщень анкерів від висмикуючого навантаження тощо) застосовано програмний комплекс, у якому реалізовано рішення вісесиметричної задачі з використанням МКЕ і кроково-ітераційних процедур у фізично й геометрично нелінійній постановці. У ґрунтах із кутом внутрішнього тертя 25 границі зони деформування ґрунту навколо анкерів із розширеннями виходять за межі зони ущільнення, а при 25 розміри цих зон практично збігаються. Запропоновано інженерний розрахунок несучої здатності пальових анкерів із розширеннями за довжиною стовбура, в якому враховується форма "тіла випирання" для звязного ґрунту у вигляді прямого кругового, незвязного - прямого кругового зрізаного конусів, спосіб улаштування анкера, вид ґрунту і його характеристики міцності.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ