Особливості розвитку крена прямокутних фундаментів на водонасиченій основі для шару кінцевої товщини - Автореферат

Крім того, існуючі у нормативній літературі методи розрахунку кренів фундаментів базуються на використанні моделі основи у вигляді лінійного пружного ізотропного середовища. Ця модель принципово не може бути використана для прогнозу розвитку деформацій основ фундаментів (у тому числі і кренів) у часі. розробка практичних рекомендацій з розрахунку кренів позацентрово навантажених прямокутних фундаментів у рамках розрахункової схеми ґрунтового шару кінцевої товщини (у тому числі враховуючи реологічні властивості основи фундаменту). Предмет дослідження - виявлення закономірностей розвитку кренів позацентрово навантажених прямокутних фундаментів на ґрунтовому шарі кінцевої товщини (у тому числі і водонасиченому) враховуючи повзучість ґрунтового кістяка. Розроблено практичні рекомендації з розрахунку загальних кренів позацентрово навантажених прямокутних фундаментів на ґрунтовому шарі кінцевої товщини враховуючи фільтраційну консолідацію та повзучість ґрунтового скелета основи, а також для випадку одночасного прояву зазначених фізичних процесів.У першому розділі подається аналітичний огляд робіт, присвячених методам розрахунку кренів позацентрово навантажених фундаментів, методам визначення напружено-деформованого стану ґрунтових основ, що протікають у ґрунті з реологічними процесами (точніше, фільтраційній консолідації і повзучості ґрунтового кістяка), моделям і розрахунковим схемам ґрунтових основ, що використовуються для прогнозу кренів позацентрово навантажених фундаментів. чим вище середній тиск під підошвою фундаментів, тим більше експериментальні епюри контактних тисків відрізняються від теоретичних, отриманих у рамках моделі основи у вигляді пружного лінійного ізотропного середовища і розрахункової схеми абсолютно твердого фундаменту; При проведенні експериментальних досліджень була поставлена мета виявити закономірності процесу розвитку в часі кренів моделей фундаментів із прямокутною формою підошви на ґрунтовому шарі кінцевої товщини з урахуванням реологічних властивостей ґрунту і перемінного в часі зовнішнього навантаження. У ході експериментів варіювалися такі фактори: товщина і властивості ґрунтової основи, геометричні співвідношення між довжиною, шириною підошви фундаментів і товщиною ґрунтового шару, величина ексцентриситету діючого на фундамент навантаження, характер зміни зовнішнього навантаження в часі. Для неводонасиченої основи було отримано рішення у вигляді: де i - крен у напрямку сторони “L”, Q - діюча на фундамент рівнодіюча вертикальних навантажень, е - ексцентриситет її додатка, G - модуль зсуву основи; b і L - розміри підошви фундаменту; Н - товщина ґрунтового шару; ai і d - коефіцієнти апроксимації функції зміщеними поліномами Чебишева видуМає місце проблема розрахунку кренів окремо стоячих фундаментів у часі. Ця проблема зумовлена тим, що існує ряд технологічних процесів, в яких необхідно заздалегідь знати, наскільки в майбутній момент часу зміниться крен фундаменту. Крени на лінійно-деформованому шарі кінцевої товщини абсолютно гнучких і абсолютно твердих фундаментів із прямокутною формою підошви відрізняються одне від одного. Отримані в рамках теорії спадкоємної пружності аналітичні рішення про розвиток крену фундаменту з прямокутною формою підошви в часі в рамках розрахункової схеми основи у вигляді шару кінцевої товщини дозволили зробити висновок про те, що криві “крен-час” прямокутних фундаментів з різними співвідношеннями сторін подібні. Аналіз, отриманого в рамках моделі пружного водонасиченого середовища рішення про розвиток у часі крену фундаменту з прямокутною формою підошви на ґрунтовому шарі кінцевої товщини, дозволив зробити висновок про те, що в даному випадку характер кривої “крен - час” визначається геометричними розмірами фундаменту (довжиною і шириною його підошви), товщиною ґрунтового шару і коефіцієнтом Пуассона ґрунтового кістяка n.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Має місце проблема розрахунку кренів окремо стоячих фундаментів у часі. Ця проблема зумовлена тим, що існує ряд технологічних процесів, в яких необхідно заздалегідь знати, наскільки в майбутній момент часу зміниться крен фундаменту. До таких процесів відносяться виробництво великорозмірних деталей на прецизійних верстатах, робота турбін і генераторів на електростанціях і т.д.

2. Експериментальним шляхом показано, що крени фундаментів на основах із слабких ґрунтів, як правило, перевищують їхні значення, розраховані згідно з рекомендаціями Норм.

3. У ході теоретичних досліджень було встановлене наступне.

3.1. Крени на лінійно-деформованому шарі кінцевої товщини абсолютно гнучких і абсолютно твердих фундаментів із прямокутною формою підошви відрізняються одне від одного. Ця відмінність складає 9...70%, якщо перекидаючий момент діє убік більшої сторони і 33...72 %, якщо перекидний момент діє убік меншої сторони.

3.2. Отримані в рамках теорії спадкоємної пружності аналітичні рішення про розвиток крену фундаменту з прямокутною формою підошви в часі в рамках розрахункової схеми основи у вигляді шару кінцевої товщини дозволили зробити висновок про те, що криві “крен-час” прямокутних фундаментів з різними співвідношеннями сторін подібні.

3.3. Аналіз, отриманого в рамках моделі пружного водонасиченого середовища рішення про розвиток у часі крену фундаменту з прямокутною формою підошви на ґрунтовому шарі кінцевої товщини, дозволив зробити висновок про те, що в даному випадку характер кривої “крен - час” визначається геометричними розмірами фундаменту (довжиною і шириною його підошви), товщиною ґрунтового шару і коефіцієнтом Пуассона ґрунтового кістяка n. Зокрема, при n>0,5 і інших рівних умовах фільтраційна консолідація зникає, а крен залишається незмінним у часі.

4. Розроблено методику розрахунку кренів фундаментів із прямокутною формою підошви в рамках розрахункової моделі шару кінцевої товщини як функцій часу. У її основу покладено отримані у процесі дослідження рішення про крен фундаменту на водонасиченому лінійно-деформованому шарі кінцевої товщини, повзучість ґрунтового кістяка якого підлягає теорії спадкоємної пружності. Практичні рекомендації прийняті до використання в практиці проектування Українського державного інституту з проектування металургійних заводів (Укргіпромез), що підтверджуються листом № 49/5306 від 16.11 2005 р.

5. Результати досліджень були застосовані Запорізьким відділенням Державного Науково-дослідного інституту будівельних конструкцій (ЗВ НДІБК) при оцінці деформованого стану ґрунтових основ і фундаментів реакторних відділень Запорізької АЕС, що підтверджується актом впровадження від 02.09.2005 р.

6. У даному дослідженні вдалося охопити лише частину проблеми розрахунку кренів фундаментів на ґрунтовому шарі кінцевої товщини. Перспективним є подальше дослідження ефекту початкового напірного градієнта водонасичених основ, складених глинистими ґрунтами.

1. Бабич Ф.В. Методика исследования кренов моделей внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментов //Вісник академії: Науков. та інформ. бюл. /ПДАБТАА. - Дніпропетровськ, 1998. - №8 - С.6-8.

2. Швець В.Б., Бабич Ф.В. Влияние эксцентриситета приложения нагрузки на крен моделей фундамента // Вісник академії: Науков. та інформ. бюл. / ПДАБТАА. - Дніпропетровськ, 1999. - №9 - С.53 - 58. (Внесок здобувача - розробка методики й обробка результатів іспитів моделей прямокутних фундаментів у лотку).

3. Швець В.Б., Бабич Ф.В., Андрєєв В.С. Исследование кренов моделей внецентренно загруженных фундаментов на основании конечной толщины // Проблеми сучасного матеріалознавства: Збірник наукових праць / Мінвуз України. - Дніпропетровськ, 1999. -Вип.8 - С.118-120. (Внесок здобувача - удосконалення методики постановки експериментів).

4. Бабич Ф.В., Швець В.Б. Экспериментальные исследования кренов прямоугольных фундаментов на слое конечной толщины // Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-техн. збірник / НДІБК. - Київ, 2000. - Вип.53/1 - С.314-318. (Внесок здобувача - проведення експерименту, обробка результатів випробувань та їх аналіз).

5. Бабич Ф.В. Метод прогнозирования развития кренов фундаментов на водонасыщенном основании // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБТАА, 2003. - №12. - С. 4-10.

6. Шаповал В.Г., Бабич Ф.В., Капустін В.В., Шаповал А.В., Андрєєв В.С. Закономерности развития во времени кренов фундаментов с прямоугольной формой подошвы на слоена грунтовом водонасыщенном основании // Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-техн. збірник / НДІБК. - К., 2004. - Вип. 61/1 - С.193-200. (Внесок здобувача - розробка методики розрахунку залежносты “загальний крен фундаменту - час”).

7. Бабич Ф.В., Швець В.Б. Закономерности развития во времени кренов фундаментов сооружений на водонасыщенном основании в рамках расчетной схемы слоя конечной толщины. // Новини науки Придніпровя: Науково-практичний журнал / ПДАБА, ДДМА. - Дніпропетровськ, 2005. - №3 С.25-31. (Внесок здобувача - розробка методики визначення кренів фундаментів як функції часу і представлення отриманих таким способом результатів у табличній формі).