Двухслойные железобетонные плитные фундаменты на упругом основании тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Калафатов Джафер Амитьевич

• Калафатов Джафер Амитьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Калафатов Джафер Амитьевич

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Экспериментальные исследования плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений на грунтовом основании

1.2 Моделирование фундаментов и грунтового основания на программных комплексах

РАЗДЕЛ 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ

2.1 Планирование экспериментальных исследований

2.2 Конструкция моделей серий ФПс1-Ы и ФПс2-Ы

2.3 Изготовление и подготовка моделей серий ФПс1-Ы и ФПс2-Ы к экспериментальным исследованиям

2.4 Методика проведения экспериментальных исследований моделей серий ФПс1-Ы и ФПс2-К

2.5 Оценка погрешностей измерений

2.6 Выводы по разделу

РАЗДЕЛ 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Анализ напряженно-деформированного состояния моделей серии ФПс1-Ы

3.1.1 Нормальные контактные напряжения

3.1.2 Трещинообразование

3.1.3 Прогибы и осадки

3.1.4 Напряжения в бетоне и арматуре

3.2 Результаты экспериментальных исследований моделей серии ФПс2-Ы на продавливание по наклонному сечению

3.3 Обработка экспериментальных данных

3.4 Выводы по разделу

РАЗДЕЛ 4 ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ДВУХСЛОЙНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

4.1 Выбор модели для численных исследований

4.2 Методика планирования численных исследований

4.3 Метод численных исследований. Точность и сходимость результатов расчета

4.4 Конструкция численных моделей

4.5 Обработка результатов численных исследований. Вывод эмпирических зависимостей

4.6 Расчет фундаментов опоры ЛЭП с использованием программного комплекса ANSYS

4.7 Выявление сходимости результатов физических опытов на железобетонных моделях фундаментов и их численного расчета с использованием программного комплекса ANSYS

4.8 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (ВНЕДРЕНИЕ)

ПРИЛОЖЕНИЕ В (ОТЧЕТ О РЕЗУЛЬТАТАХ РАСЧЕТА)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Двухслойные железобетонные плитные фундаменты на упругом основании»

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции нового строительства, как известно, основаны на принципах рационального использования земельных ресурсов, эффективного использования капитальных вложений, повышения технологичности строительного производства. В связи с этим широкое распространение получили многоэтажные каркасные здания различного назначения. Наиболее распространенным типом фундаментов таких зданий являются плитные монолитные железобетонные фундаменты. Применение данного типа фундаментов является актуальным и в сложных инженерно-геологических условиях. Однако плитные фундаменты относятся к габаритным, материалоемким конструкциям: известно, что затраты на их возведение составляют 15-20% общей стоимости строительства.

Повышение эффективности применения плитных монолитных железобетонных фундаментов возможно путем усовершенствования их конструкции и применения двухслойных фундаментов. Изготовление в заводских условиях опорных частей фундамента позволяет использовать высокопрочные бетоны и высокую точность изготовления. При этом на площадке строительства возможно использование бетонов с более низкой прочностью для увеличения распределительной площади как плитного фундамента под сетку колонн, так и отдельно стоящих опор. Особую актуальность такие решения приобретают при строительстве фундаментов опор линий электропередач.

Актуальность избранной темы. Снижение материалоемкости конструкций плитных монолитных железобетонных фундаментов, для повышения экономичности и технологичности возведения достигается усовершенствованием их конструкции. Новые конструктивные решения должны отвечать требованиям прочности, надежности, долговечности, рациональности использования прочностных свойств материалов.

Широкие возможности для создания новых оптимальных конструкций плитных фундаментов различных зданий и сооружений представляются с использованием бетонов более высокого класса по прочности совместно с бетонами минимально допустимой прочностью согласно строительных норм и руководств по проектированию [115].

В настоящее время в практике проектировании и строительства надземных конструкций: плит междуэтажных перекрытий, ригелей, стропильных конструкций покрытий, интенсивно развивается применение двухслойных сечений, в которых слой бетона, находящийся в растянутой зоне, выполняет защитную функцию для рабочей арматуры и связь с бетоном сжатой зоны. Сжатая зона конструкций выполняется из бетонов более высокого класса по прочности на сжатие, обеспечивая совместно с рабочей арматурой несущую способность всего сечения [115].

Однако двухслойные железобетонные плитные фундаменты не нашли пока своего практического применения, что объясняется недостаточностью экспериментальных исследований работы их под нагрузкой.

Следовательно, проведение экспериментально-теоретических исследований с целью определения особенностей напряженно-деформированного состояния конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов и грунтового основания различных зданий и сооружений (РЗиС) является актуальным.

Степень разработанности темы исследований. Результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния конструкций железобетонных плитных фундаментов приведены в работах М.И. Горбунова-Посадова, Г.Е. Лазебника, А.П. Криворотова, Б.Г. Коренева, М.Н. Ручимского, В.Г. Немова, А.А. Теплякова, Ю.Н. Мурзенко, С.И. Политова, С.И. Евтушенко, А.Н. Тетиора, С.В. Родина, С.П. Жукова, Л.Р. Епифанцевой, В.Б. Швеца, В.К. Капустина, Е.А. Анищенко и др.

Указанные исследования относятся к традиционным однослойным конструкциям железобетонных плитных фундаментов.

Конструкция двухслойного плитного железобетонного фундамента была предложена А.Н. Тетиором. Рациональность устройства зоны из бетона более высокого класса по прочности на сжатие обосновывалась характером работы плитного фундамента при продавливании по наклонному сечению. А.Н. Тетиор предположил, что непосредственно перед продавливанием по наклонному сечению нагрузка воспринимается только участком сжатой зоны бетона расположенного в зоне стыка колонны и плиты [112].

Экспериментальные исследования особенностей напряженно-деформированного состояния конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов различных зданий и сооружений ранее не проводились.

Цели и задачи исследования

Цель: экспериментальное и теоретическое обоснование эффективности применения конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов различных зданий и сооружений на песчаном основании и разработка методики их расчета.

Задачи исследований:

- выполнить экспериментальные исследования распределения нормальных контактных напряжений в песчаном основании при взаимодействии с двухслойными железобетонными плитными фундаментами;

- установить зависимость величины продавливающей нагрузки по наклонному сечению от параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов;

- провести численные исследования с использованием ПК АКБУБ и сравнить с результатами выполненных экспериментальных исследований;

- определить зависимость величин напряжений в наиболее опасных сечениях двухслойного железобетонного плитного фундамента от параметров его конструкций и грунтового основания;

- предложить методику расчета новой конструкции с использованием программного комплекса АКБУБ.

Объект исследований - грунтовое основание и конструкции двухслойных железобетонных плитных фундаментов различных зданий и сооружений.

Предмет исследований - напряженно-деформированного состояния грунтового основания и конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов.

Научная новизна

1. Впервые экспериментально на крупномасштабных железобетонных моделях двухслойных плитных фундаментов на песчаном основании изучены особенности НДС конструкций и грунтового основания.

2. Проведена сравнительная оценка параметров НДС двухслойных железобетонных плитных фундаментов на песчаном основании с однослойными конструкциями плитных фундаментов.

3. Установлено влияние исследуемых параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов на НДС системы «грунтовое основание - фундамент».

4. Установлены количественные зависимости напряжений в сечениях конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов от параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов.

5. Разработана методика расчета двухслойных фундаментов с использованием программного комплекса ANSYS.

Теоретическая и практическая значимость работы

Установленные качественные и количественные зависимости параметров НДС от параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов на песчаном основании могут быть использованы для определения направлений последующих экспериментальных исследований с целью повышения надежности конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов.

Предложена методика расчета двухслойных фундаментов на грунтовом основании с использованием метода конечных элементов.

Результаты работы могут быть использованы при разработке нормативных документов, при решении исследовательских задач, при проектировании двухслойных железобетонных плитных фундаментов различных зданий и сооружений.

Методология и методы исследований

В работе используются следующие методы исследований:

- экспериментальные с использованием физического моделирования и методов теории рационального планирования;

- численные с использованием метода конечных элементов и программного комплекса АКБУБ;

- теоретические, основанные на математической обработке экспериментальных данных с помощью метода наименьших квадратов.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований распределения нормальных контактных напряжений в песчаном основании и НДС конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов;

- эмпирические зависимости НДС от параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов;

- новая конструкция двухслойного железобетонного плитного фундамента, защищенная патентом [125] и изученная экспериментально;

- методика расчета двухслойного фундамента на грунтовом основании с использованием программного комплекса АКБУБ.

Степень достоверности и апробации результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается данными теоретических и экспериментальных исследований на крупномасштабных железобетонных моделях плитных фундаментов, применением известных методик планирования экспериментальных исследований, использованием в экспериментах поверенных приборов и силового оборудования, тарированных тензорезисторов и месдоз, применением численных методов, статистической обработкой результатов эксперимента, сравнением теоретических расчетов с

полученными результатами физических экспериментов, практическим внедрением результатов исследований.

Результаты исследований доложены на международных научно-технических конференциях «Фундаментальные и прикладные вопросы геотехники: новые материалы, конструкции, технологии и расчеты» (Санкт-Петербург, 2019 г.), «Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении» (Новочеркасск, 2018 г.) и «Проблемы теории и практики строительных конструкций» (Одесса, 2013 г.), международных научно-практических конференциях «Энерго-ресурсосбережение и экологическая безопасность» (Симферополь, 2014 г.) и «Строительство в прибрежных курортных регионах» (Сочи, 2016 г.), III Крымской международной научно-практической конференции «Безопасность среды жизнедеятельности» (Симферополь, Судак, 2016 г.) конференциях и семинарах Академии строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского» (Симферополь 2013, 2014, 2015, 2016, 2017,2018,2019 гг.).

Публикации

Основные положения диссертационной работы опубликованы в двенадцати печатных работах, из них: одна - в журнале, входящем в международную базу цитирования Scopus, Web of Science, четыре - в журналах, включенных в «Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук», одна - патент на полезную модель. В диссертации использованы результаты научных работ, выполненных автором - соискателем ученой степени кандидата технических наук - лично и в соавторстве. Список опубликованных научных работ Калафатова Д.А. (лично и в соавторстве) приведён в списке публикаций по теме диссертации.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследований внедрены: при выполнении проектной документации по титулу «Высоковольтная линия 330 кВ Западно-Крымская-

Севастополь» в филиале ООО Энерго-Юг «Южэнергосетьпроект» при расчете параметров НДС фундамента под решетчатый портал, при разработке проектов «Административно-учебный корпус Симферопольского экономико-гуманитарного института по ул. Беспалова в г. Симферополь», «Торгово-бытовой комплекс по пер. Учебному ул. Севастопольской в г. Симферополь» и «Строительство жилого дома по адресу: Республика Крым, Бахчисарайский район».

Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований, удостоены Гранта Государственного Совета Республики Крым для молодых ученых.

Личный вклад автора заключается в изготовлении экспериментальных моделей, в разработке экспериментальной установки и методики испытаний для выполнения экспериментов по исследованию и установлению напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов и грунтового основания. В обработке и анализе экспериментальных данных и установлении закономерностей изменения НДС от параметров конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов на грунтовом основании. В апробации результатов исследования на различных конференциях в том числе международных, в сопоставительном анализе результатов расчета различных моделей плитных фундаментов, полученных по методике разработанной автором. В подготовке и написании публикаций по выполненной работе, а также в получении патента на полезную модель.

Структура диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы из 134 наименований, 4 приложений. Диссертационная работа без учета приложений изложена на 155 страницах машинописного текста в том числе 93 рисунка, 22 таблицы, включая приложения на 177 страницах.

РАЗДЕЛ 1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ИССЛЕДОВАНИЙ

Конструкция двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий была впервые предложена А.Н. Тетиором и упомянута в работе [39; 110]. Рациональность устройства зоны из бетона более высокого класса по прочности на сжатие [38] обосновывалась характером работы плитного фундамента при продавливании по наклонному сечению. А.Н. Тетиор предположил, что непосредственно перед продавливанием по наклонному сечению нагрузка воспринимается только участком сжатой зоны бетона, расположенного в зоне стыка колонны и плиты [112].

Предложенная конструкция плитного фундамента (рисунок 1.1) представляет собой фундамент, состоящий из разных классов бетонов по прочности на сжатие. Основная часть плиты (зона 1) изготавливается из бетона класса по прочности В15, удовлетворяющий требованиям строительных норм и правил, которая воспринимает внешние нагрузки и защищает рабочую арматуру от коррозии. Сжатые зоны у опор (зона 2) изготавливают из более прочного бетона, который совместно с рабочей арматурой растянутой зоны обеспечивает несущую способность сечения и в целом прочность конструкции.

Особенности данной конструкции характерны изменениям НДС не только конструкции плитных фундаментов, но и грунтового основания.

Для выбора направлений исследований двухслойных железобетонных плитных фундаментов необходим анализ результатов исследований по двум основным направлениям:

• Экспериментальные исследования плитных фундаментов на грунтовом основании.

• Моделирование фундаментов и грунтового основания на программных комплексах.

Рисунок 1.1 - Конструкция плитного фундамента, предложенная

А.Н. Тетиором

1.1 Экспериментальные исследования плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений на грунтовом основании

Экспериментальные исследования плитных фундаментов на грунтовом основании с доведением системы «грунтовое основание-фундамент» до исчерпания несущей способности одного из составляющих системы носят весьма ограниченный характер, что связано с трудоемкостью проведения опытов.

Исследования плитных фундаментов осуществлялось в основном на площадках строительства реальных объектов. Области исследований включали в себя этапы возведения РЗиС и соответственно работу фундаментов на действие нагрузок возникающие во время строительства, а затем в процессе эксплуатации. В реальных условиях естественно отсутствует картина потери несущей способности и разрушения плитных фундаментов в связи с чем невозможен анализ их причин и характера.

Область исследований плитных фундаментов в полевых условиях при строительстве реальных объектов освещена в работах, Г.Е. Лазебник и др. [54;

55], А.П. Криворотов и др. [51; 52], А.А. Тепляков [106], С.И. Политов [76 - 81], Л.Р. Епифанцева [29], Н.Ю. Киселев [45] и др.

В работах Г.Е. Лазебника [54; 55] рассмотрены исследования различных зданий и сооружений, отличающиеся, как и по техническим назначениям, так и по габаритам самих плитных фундаментов. Это были фундаменты жилых многоэтажных домов в городах Сухуми и Киеве, фундаменты энергоблоков АЭС, а также ряд других объектов. Результатом исследований стало выявление перераспределение нормальных контактных напряжений под подошвами фундаментов на различных этапах строительства. Установлено возрастание нормальных контактных напряжений в местах приложения нагрузок и частично в центральной части.

Авторами А.П. Криворотовым и В.К. Федоровым [51; 52] изучен вопрос влияния изменения изгибной жесткости корпуса элеватора во время его возведения, а впоследствии и эксплуатации на характер распределения нормальных контактных напряжений. После завершения строительства выявили, что эпюры нормальных контактных напряжений под подошвой фундамента имеют очертание седлообразной формы с большим распределением, нежели предполагаемым расчетным для плитного фундамента по модели упругого полупространства.

Исследование распределения контактных давлений под силосным корпусом элеватора А.П. Криворотовым и В.К. Федоровым [51; 52] показало, что характер эпюр контактных давлений изменяется в связи с изменением изгибной жесткости сооружений в процессе их строительства и последовательности нарастания внешней нагрузки. Также установлено, что по окончании строительства силосного корпуса эпюры контактных давлений имеют седлообразную форму с меньшей неравномерностью распределения давления, чем в решении для жесткого фундамента на поверхности упругого полупространства.

В 1976-1980 гг. НИИ оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова и др. организациями, в т.ч. при участии Новочеркасского

политехнического института [76; 79], в соответствии с программой Госстроя СССР проводились натурные исследования фундаментных плит каркасных зданий с целью уточнения расчетной схемы и параметров основания, а также оценки влияния жесткостных параметров конструкций надземного строения на НДС плитного фундамента [122]. Данные исследования являлись проверкой основных результатов исследований фундаментов на железобетонных моделях [76; 79]. В программу входило натурное исследование фундаментных плит двух зданий: 24-этажного здания ГВЦ Госбанка СССР (г. Москва) и склада клинкера Брянского цементного завода (г. Фокино).

В процессе наблюдений измеряли прогибы и осадки фундаментной плиты и усилия в колоннах.

Фундаментом здания Госбанка являлась сплошная железобетонная плита из бетона марки 300 толщиной 1,2 м, прямоугольной формы в плане с размерами 86,0^23,0 м. Нагрузка на плиту передавалась колоннами, расположенными в продольном направлении с шагом 3,0 м, в поперечном - 6,0 м и 9,0 м. Колонны опирались на плиту через прямоугольные в плане подколонники 1,6*1,6*5,0 м. Среднее расчетное давление под подошвой плиты составляло 0,33 МПа. Грунтовое основание плиты было сложено песками и суглинками. Измерения на данном объекте проводили только в стадии строительства (в процессе возведения трех этажей), в дальнейшем строительство здания было законсервировано. За время наблюдений установлено, что средняя измеренная осадка фундаментов составила 1,5 мм. При этом для возведенных трех этажей расчетная осадка приближенно составляла 10,0 мм.

Фундаменты силосного корпуса для складирования клинкера на Брянском цементном заводе выполнены в виде сплошной квадратной в плане 38,0 м * 38,0 м железобетонной плиты и высотой сечения 1,2 м. Силосный корпус скомпонован из 9 цилиндрических банок диаметром 12,0 м каждая высотой 42,6 м. Нагрузка на плиту передавалась через колонны сечением 0,8 м * 0,8 м, расположенные с шагом 4,0 м в обоих направлениях. Колонны опирались на плиту через подколонники стаканного типа, квадратной формы в плане со

стороной 1,6 м. Глубина заложения плиты составляла 1,5 м. Среднее давление на грунт от постоянной и временной нагрузок было принято 0,32 МПа.

Грунтовое основание было сложено супесями, фосфоритами, мелким и пылеватым песками. Измерения деформаций фундаментной плиты и колонн проводились в 1978-1981 гг. на стадии строительства до полного возведения силосных банок. Замеры величин осадок в процессе строительства и по окончанию возведения сооружения показали среднюю величину - 10,7 мм. Теоретическое значение осадок, полученное расчетом в двух программных комплексах, составляло 28 мм и 41 мм.

По результатам наблюдений установлено, что при полной постоянной нагрузки от собственного веса смонтированных конструкций выявлено перераспределение усилий в колоннах, учет которого позволил оценить эффективность теоретической модели основания. Фактические осадки фундаментных плит оказались существенно меньше рассчитанных теоретически.

Комплексные экспериментальные исследования работы мембранных плитных фундаментов размерами в плане 3,7x1,8 м на естественном основании представленном суглинками мощностью 6,0 м были выполнены Л.Р. Епифанцевой [29] для обоснования рекомендаций по применению, проектированию и расчету фундамента [29]. Для сравнения на площадке были испытаны сплошная жесткая монолитная железобетонная плита и ленточный фундамент. Выявлен характер перераспределения контактных давлений, приобретающих форму близкую к параболической, и определено влияние мембраны на снижение осадки ленточной части мембранного фундамента на 58 % [94].

Н.Ю. Киселевым экспериментально выявлены особенности напряженно-деформированного состояния грунтового основания при взаимодействии с моделью плитных фундаментов с компенсирующим слоем в полевых условиях [45]. Это позволило предложить инженерную методику определения параметров

компенсирующего слоя, реакций основания и внутренних усилий системы «основание - ПКС - здание» [94].

Натурные опыты, несмотря на большую трудоемкость и продолжительность их проведения на реальных объектах, дают ограниченный объем научной информации.

К началу исследований НДС моделей плитных фундаментов можно отнести работу Б.Г. Коренева и М.Н. Ручимского [50] которые провели испытания плит из цементно-песчаного раствора и гипса на песчаном основании высотой слоя 100 мм. Были изучены деформации и трещинообразования - вид разрушения моделей, установлен большой запас несущей способности. Показано, что для исследованных моделей характерен отрыв краевых участков плиты от песчаного основания, что объясняется малым масштабом модели по отношению к натурным конструкциям плитных фундаментов.

Сплошные плитные фундаменты под сетку колонн экспериментально исследовал В.Б. Швец и В.К. Капустин [119]. Модель фундамента размерами 2100x1300 мм выполнялась из железобетона и устанавливалась на песчаное основание толщиной 2,1 м в лотке размерами 4,0x4,0 м. Нормальные напряжения измерялись месдозами МК-26, а деформации основания линейными деформометрами Д-2 конструкции НПИ. В опытах исследовалось поведение фундамента при появлении в основании безопорных зон.

В дальнейшем С.И. Политовым на железобетонных моделях на песчаном основании изучалась работа фундаментных плит реальных зданий: ГВЦ Госбанка СССР, склада клинкера Брянского цементного завода [79] (см. выше) и других каркасных зданий с типовой сеткой колонн. Размеры фундаментных плит подбирались по правилам подобия и составляли: 1,25x1,06 м под сетку из 15 колонн, 1,0x1,0 м, 1,16x1,16 м и 1,2x1,2 м под сетку из 9 колонн. Колонны моделировались металлическими кубами. Установлено, что распределение контактных напряжений в грунте и прогибов плит зависят от схемы загружения плит. Под колоннами значения контактных напряжений и прогибов значительно больше значений в пролетных зонах. Увеличение осадок происходило на первых

ступенях нагружения по линейной зависимости, в дальнейшем - по нелинейной. Выявлено, что растягивающие усилия действуют в серединах пролетов по верхней плоскости плиты и по подошве в опорных участках колонн [79]. Плитам с регулярной сеткой колонн присуща перекрестная схема излома с образованием пролетных трещин по верхней поверхности плиты, трещин вблизи опорных участков параллельно осям колонн по подошве. Так образуется кинематическая цепь из отдельных жестких дисков в продольном и поперечном направлениях. Для плит с нерегулярной сеткой колонн характерно образование жестких дисков только в поперечном направлении. Выявлено, что фактическая несущая способность испытанных фундаментных плит в 1,5-2,6 раза превышает теоретическую разрушающую нагрузку, рассчитанную с использованием кинематического метода предельного равновесия, который предложен авторами и вошел в руководство по проектированию плитных фундаментов [97].

По результатам исследований автор рекомендует устраивать вылет консолей от геометрической оси крайней опоры не менее 0,3 от величины прилежащего пролета с целью более полного использования несущей способности фундаментных плит [79].

При исследованиях моделей балочных и безбалочных фундаментных плит А.Н. Тетиором при участии С.В. Родина, С.П. Жукова, И.М. Дьякова, Б.Ю. Барыкина, А.М. Лехно, П.А. Литовченко, Л.А. Бондаренко [31; 32; 91; 110; 112] в основном изучался вопрос, не рассматривавшийся ранее для фундаментов: влияние эффекта распора на напряженно-деформированное состояние и прочность плит. Были проведены эксперименты с 36 образцами железобетонных плит размером 1,0x1,0 м, 1,1x1,1 м, 1,0x1,5 м. Испытания проводились на песчаном грунтовом основании. Серия из девяти плит была выполнена из бетона пониженной прочности по сравнению с расчетной для проверки возможности снижения класса бетона при действии арочного эффекта. Армирование моделей было различным в соответствии с гипотезами о работе плит на изгиб. Одна из серий моделей не имела армирования для определения несущей способности «арки». Установлено, что в безбалочных плитах арочный эффект проявляется в

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калафатов Джафер Амитьевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Анищенко Е.Ю. Исследование, проектирование и оптимизация параметров фундаментов каркасных зданий [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Анищенко Евгений Юрьевич. - Волгоград, 2004. - 161 с.

3. Андреев В.И. Расчет плит переменной жесткости на упругом основании методом конечных разностей [Текст] / В.И. Андреев, Е.В. Барменкова, А.В. Матвеева // Вестник МГСУ. - 2014. - № 12. - С. 31-39.

4. Аринина Э.В. Исследования коэффициентов трения между контактной поверхностью фундамента и песчаным основанием [Текст] / Э.В. Аринина // Экспериментально-теоретические исследования строительных конструкций, оснований и фундаментов. - Новочеркасск: НПИ, 1972. -С. 63-65.

5. Аринина Э.В. Экспериментальные исследования деформаций лессового основания под круглым жестким фундаментом в натурных условиях [Текст] / Э.В. Аринина, Г.М. Борликов, Ю.В. Галашев // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов. -Новочеркасск: НПИ, 1977. - С. 54-56.

6. Байков В.Н. Железобетонные конструкции: общий курс [Текст]: [учеб. для вузов] / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. - М.: Стройиздат, 1985. - 728 с.

7. Баранов Д.С. Измерительные приборы, методика и некоторые результаты исследований распределения давлений в песчаном грунте [Текст] / Д.С. Баранов. - М.: ЦНИИСК, 1959. - Вып. 7. - 62 с.

8. Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Текст]: СП 63.13330.2012: введ. 2013.01.01. - М.: Минрегион России, 2013. - 156 с.

9. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам [Текст]: ГОСТ 10180-2012: введ. 2013.07.01. - М.: Стандартинформ, 2018. - 36 с

10. Вайнштейн М.С. Автоматизация расчета фундаментных плит [Текст] / М.С. Вайнштейн // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1980.-№ 3. - С. 18-19.

11. Власов В.З. Техническая теория расчета фундаментов на упругом основании [Текст] / В.З. Власов // Материалы совещания по теории расчета балок и плит на сжимаемом основании: Сб. тр. - 1956. - № 14. -С. 12-31.

12. Воробьева Е.Ю. Универсальная расчетная модель грунтового основания и ее практическое применение [Текст] / Е.Ю. Воробьева, И.И. Черкасов // Известия вузов: Стр-во и архитектура. - 1980. - № 10. - С. 3-15.

13. Герсеванов Н.М. Собрание сочинений [Текст] / Н.М. Герсеванов. - М.: Стройвоенмориздат, 1948. - Т. I. - 270 с.

14. Горбунов-Посадов М.И. Расчет конструкций на упругом основании [Текст] / М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова. - М.: Стройиздат, 1973.

- 627 с.

15. Горбунов-Посадов М.И. Расчет устойчивости песчаного основания под жестким штампом в условиях смешанной задачи [Текст] / М.И. Горбунов-Посадов // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1961. - № 6. -С. 8-10.

16. Горбунов-Посадов М.И. О совместной работе оснований и сооружений прогноз осадок, проектирование массивных фундаментов по предельным состояниям, проектирование гибких фундаментных балок и плит [Текст] / М.И. Горбунов-Посадов, С.С. Давыдов // Генеральный доклад на XIII Международном конгрессе по механике грунтов и фундаментостроению.

- М.: Стройиздат, 1975. - С. 32-82.

17. Горлов A.M. Автоматизированный расчет прямоугольных плит на упругом основании [Текст] / A.M. Горлов, Р.В. Серебряный. - М.: Стройиздат, 1968. - 208 с.

18. Городецкий А.С. Компьютерные модели конструкций [Текст] / А.С. Городецкий, И.Д. Евзеров. - Киев : Факт, 2007. - 394 с.

19. Готман Н.З. Исследования взаимодействия плитного фундамента и грунтоцементных свай усиления [Текст] / Н.З. Готман, М.Н. Сафиуллин // Современные технологии в строительстве. Теория и практика - 2016. -Т. 1. - С. 144-152.

20. Готман Н.З. Исследования взаимодействия плитного фундамента и грунтоцементных свай усиления [Текст] / Н.З. Готман, М.Н. Сафиуллин // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура - 2018. -Т. 8, № 4. -С. 64-73.

21. Гудушаури И.И. Проблемы расчета каркасных зданий с фундаментной плитой [Текст] / И.И. Гудушаури // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом. - Новочеркасск, 1982. - С. 3138.

22. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты [Текст] / Б.И. Далматов. - М.: Стройиздат, 1981. - 319 с.

23. Дуров И.С. Экспериментальные исследования работы железобетонных внецентренно нагруженных столбчатых фундаментов каркасных зданий [Текст] / И.С. Дуров, А.Ю. Мурзенко, В.В. Шматков // Исследование и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1986. -- С. 126-132.

24. Дыба В.П. Совместный расчет гибкого железобетонного фундамента и грунтового основания по несущей способности [Текст] / В.П. Дыба, Г.М. Скибин, И.Е. Колесниченко, Ю.В. Турук // Современные прикладные науки: материалы национальной российской конференции - 2017. -С. 145-150.

25. Евтушенко С.И. Изучение работы сплошных фундаментов из структурных элементов [Текст] / С.И. Евтушенко // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1988. - С. 103-107.

26. Евтушенко С.И. Несущая способность и осадки сплошных сборных плитных фундаментов из структурных элементов [Текст] / С.И. Евтушенко // Вестн. Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2011. - № 23. - С. 47-53.

27. Евтушенко С.И. Анализ сходимости результатов опытов и результатов расчета МКЭ на примере конструкций плитного фундамента [Текст] / С.И. Евтушенко, М.Н. Шутова, Д.А. Калафатов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер. Строительство и архитектура. - 2018. - № 53(72). -С. 15-24.

28. Егоров К.Е. Распределение напряжений и перемещений в основании конечной толщины [Текст] / К.Е. Егоров // Механика грунтов: Сб. НИИОСП. - М.: Госстройиздат, 1961. - № 43. - С. 42-63.

29. Епифанцева Л.Р. Экспериментальные исследования взаимодействия мембранного фундамента с глинистым основанием [Текст] / Л.Р. Епифанцева // Вестник СпбГАСУ. - 2013. - № 3 (36). - С. 65-68.

30. Жемочкин Б.Н. Практические методы расчета фундаментных балок и плит на упругом основании [Текст] / Б.Н. Жемочкин, А.П. Синицин. - М.: Госстройиздат, 1962. - 239 с.

31. Жуков С.П. Силовое взаимодействие столбчатых фундаментов при фиксированном на подошве положением трещин с песчаным основанием [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Жуков Сергей Петрович. -Днепропетровск, 1987. - 230 с.

32. Залесов А.С. Прочность плитных фундаментов по наклонным сечениям [Текст] / А.С. Залесов, А.Н. Тетиор, С.В. Родин // Бетон и железобетон. -1987. - № 11. - С. 45-46.

33. Зарецкий Ю.К. Деформируемость и прочность песчаного грунта в условиях плоской деформации при различных траекториях нагружения [Текст] / Ю.К. Зарецкий, Э.И. Воронцов, М.В. Малышев // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1981. - № 4. - С. 25-28.

34. Иванов М. Л. Разработка и численная реализация математической модели пространственной системы "здание - фундамент - основание" [Текст] / М.Л. Иванов, А.А. Добрынин // Интеллектуальные системы в производстве - 2001. - № 1. - С. 24-35.

35. Ивашкин А. И. Анализ деформационного поведения моделей материалов в АКБУБ [Текст] / А.И. Ивашкин // Математические методы и модели: теория, приложения и роль в образовании - 2014. - № 3. - С. 79-92.

36. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости [Текст]: ГОСТ 8829-94: введ. 1998.01.01. - М.: Госстрой России, 1997. - 30 с.

37. Какосимиди Н.Ф. Расчет фундаментных полос с учетом пластических деформаций основания [Текст] / Н.Ф. Какосимиди // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1961. - № 2. - С. 17-20.

38. Калафатов Д.А. Планирование экспериментальных исследований работы двухслойных железобетонных плитных фундаментов [Текст] / Д.А. Калафатов // Строительство и техногенная безопасность. - 2014. -Вып. 50. - С. 94-99.

39. Калафатов Д.А. Методика проведения экспериментальных исследований моделей конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов [Текст] / Д.А. Калафатов // Строительство и реконструкция. - 2016. - № 2(64). - С. 23-28.

40. Калафатов Д.А. Результаты экспериментальных исследований моделей двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий на грунтовом основании [Текст] / Д.А. Калафатов // Строительство и реконструкция. - 2016. - № 5(67). - С. 16-22.

41. Калафатов Д.А. Напряженно-деформированное состояние конструкции двухслойного железобетонного плитного фундамента каркасного здания [Текст] / Д.А. Калафатов // Строительство в прибрежных курортных регионах: Материалы IX междунар. науч.-практ. конф. - 2016. - С. 65-70.

42. Калафатов Д.А. Результаты исследований численных моделей двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий [Текст] / Д.А. Калафатов // Строительство и техногенная безопасность. -2016. - № 4(56). - С. 66-69.

43. Кананян А.С. Экспериментальные исследования разрушения песчаного основания вертикальной нагрузкой [Текст] / А.С. Кананян // Труды НИИ оснований и фундаментов. Механика грунтов. - М. : Госстройиздат, 1954. - С. 23-30.

44. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона [Текст] / Н.И. Карпенко. - М.: Стройиздат, 1996. -416 с.

45. Киселев Н.Ю. Экспериментальное исследование работы плитного фундамента с демпфирующим слоем на грунтовом основании [Текст] / Н.Ю. Киселев // Геотехника. - 2016. - № 2. - а 51-59.

46. Клепиков С.Н. Расчет балок на нелинейно-деформируемом винклеровом основании [Текст] / С.Н. Клепиков // Основания, фундаменты и механика грунтов. - Москва, 1972. - С. 8-10.

47. Клепиков С.Н. Расчет конструкций на упругом основании [Текст] / С.Н. Клепиков. - Киев: Будивельник, 1967. - 184 с.

48. Клименко И.С. Сравнительный анализ методов конечных элементов и расчета упругопластических течений применительно к задаче удара твердого тела о деформируемую преграду [Текст] / И.С. Клименко, С.В. Холодков // Вестник Российского нового университета, - 2015. - № 10., вып. 2 - С. 14-18.

49. Коренев Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упругом основании [Текст] / Б.Г. Коренев. - Москва: Гос. изд-во лит. по стр-ву и архитектуре, 1954. -231 с.

50. Коренев Б.Г. Экспериментальное исследование работы моделей плит на упругом основании [Текст] / Б.Г. Коренев, М.Н. Ручимский // Вопросы расчета плит на упругом основании. - Москва: Госстройиздат. - 1958. -С. 5-40.

51. Криворотов А.П. Экспериментальное исследование распределения нормальных давлений по контакту штампа с песчаным основанием [Текст] / А.П. Криворотов // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1963. - № 2. - С. 8-12.

52. Криворотов А.П. Контактные давления под силосным корпусом элеватора [Текст] / А.П. Криворотов, В.К. Федоров // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1973. - № 5. - С. 4-6.

53. Крылов С.М. Распределение усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях в эксплуатационной стадии их работы [Текст]: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Крылов С.М. - Москва, 1969. - 34 с.

54. Лазебник Г.Е. Исследование распределения напряжений по подошве фундаментных плит зданий [Текст] / Г.Е. Лазебник // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1970. - № 6. - С. 15-18.

55. Лазебник Г.Е. Давление грунта на сооружения (Разработка аппаратуры и проверка методик экспериментального определения давления. Результаты опытных исследований. Рекомендации для расчетов) [Текст] / Г.Е. Лазебник. - Киев: Изд-во ЧП «ППНВ», 2005. - 224 с.

56. Линченко Ю.П. Методики численного моделирования несущих систем зданий в сейсмических районах на программном комплексе «Лира» [Текст] / Ю.П. Линченко, В.А. Белавский, М.В. Васильев // Мiжвiдомчий науково-техшчний збiрник наукових праць. - Кшв: НД1БК, 2006. - Вип. 64. - С. 727-730.

57. Липовецкая Т.Ф. Экспериментальные исследования распределения напряжений по подошве жестких штампов, расположенных на песчаном

основании [Текст] / Т.Ф. Липовецкая // Известия ВНИИГ им. Веденеева. -1953. - Т. 49 - С. 54-64.

58. Лира 9.4. Примеры расчета и проектирования [Текст]: учеб. пособие / В.Е. Боговис [и др.]. - Киев: Факт, 2008. - 280 с.

59. Маликова Т.А. Анализ натурных осадок плитных и коробчатых фундаментов многоэтажных зданий [Текст] / Т.А. Маликова // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1972. - № 2. - С. 17-21.

60. Манвелов Л.И. Расчет балок на упругом основании с двумя коэффициентами постели [Текст] / Л.И. Манвелов // Труды НИАС ВВС. -1956. - Вып. 56. - С. 21-27.

61. Маркова Е.В. Использование программы АКБУБ для анализа работоспособности конструкций [Текст] / Е.В. Маркова, Е.В. Чечуга // Известия Тульского Государственного университета. Технические науки. - 2016. - №8. С. 45-54.

62. Матвеева А.В. Расчет фундаментных плит с учетом совместной работы с конструкцией и упругим основанием переменной жёсткости [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / А.В. Матвеева. - Москва, 2016. - 101с.

63. Мещеряков Ю.М. Перечень опубликованных в Советском Союзе работ по расчету плит и балок на сжимаемом основании (обзор за 1917-1967 гг.) [Текст] / Ю.М. Мещеряков // НИИ оснований и подземных сооружений. -Москва, 1967. - 95 с.

64. Мирсаяпов И.Т. Исследование влияния сейсмических и ветровых воздействий на параметры свайно-плитного фундамента высотного здания [Текст] / И.Т. Мирсаяпов, И.В. Королева, А.Р. Садыкова // Известия КГАСУ- 2015. - № 1 (31). - С. 107-113.

65. Мурзенко Ю.Н. Основные закономерности изменения напряженного состояния песчаного основания на контактной поверхности фундаментов при возрастании нагрузки [Текст] / Ю.Н. Мурзенко // Исследования оснований, фундаментов и гидротехнических сооружений. -Новочеркасск: НПИ, 1970. - Т. 216. - С. 3-12.

66. Мурзенко Ю.Н. Результаты экспериментальных исследований характера распределения нормальных контактных напряжений по подошве фундаментов на песчаном основании [Текст] / Ю.Н. Мурзенко // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1965. - № 2. - С. 1-4.

67. Мурзенко Ю.Н. Экспериментально-теоретические исследования силового взаимодействия фундаментов и песчаного основания [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.02 / Мурзенко Ю.Н. - Новочеркасск, 1971. -574 с.

68. Мурзенко Ю.Н. Исследование и расчет деформаций оснований сплошных плитных фундаментов в нелинейной стадии работы [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, В.В. Шматков // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1988. - С. 4-13.

69. Мурзенко Ю.Н. Экспериментальные исследования системы «основание -фундаментная плита - верхнее строение» [Текст] / Ю.Н. Мурзенко, А.А. Цесарский // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1990. - С. 68-69.

70. Некрасова Н.Н. Анализ адекватности математической модели изгиба фундаментных плит на основе инструментальной системы ANSYS [Текст] / Н.Н. Некрасова, В.Л. Бурковский, В.М. Флавианов // Вестник Воронежского Государственного технического университета. - 2010. -№6.-С.15-17.

71. Неустроев Э.А. Расчет круглых фундаментных плит с учетом нелинейных деформаций железобетона [Текст] / Э.А. Неустроев // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1978. - № 1. - С. 15-17.

72. Нуждин Л. В. Учет влияния деформационной анизотропии грунта при расчете осадок фундаментов [Текст] / Л.В. Нуждин, К.В. Павлюк // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2017. - № 6. -С. 101-112.

73. Обозов В.И. Численный метод расчета фундаментных плит как нелинейных систем [Текст] / В.И. Обозов // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом. - Новочеркасск, 1982. -С. 47-57.

74. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2) [Текст]: СП 22.13330.2016: введ. 2017.07.01. - М.: Стандартинформ, 2019. - 199 с.

75. Пастернак П.Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели [Текст] / П.Л. Пастернак. - М.: Госстройиздат, 1954. - 112 с.

76. Политов С.И. Касательные контактные напряжения под железобетонной фундаментной плитой [Текст] / С.И. Политов, А.Ю. Мурзенко // Строительство и архитектура: ЦНИИС Госстроя СССР, НТЛ, 1978. - Разд. Б. - Вып. 4.

77. Политов С.И. Экспериментальные исследования работы железобетонных фундаментных плит под сетку колонн [Текст] / С.И. Политов, А.Ю. Мурзенко, А.А. Цесарский // Экспериментально-теоретические исследования процессов упругопластического деформирования оснований и фундаментов. - Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1980. - С. 73-81.

78. Политов С.И. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа (подраздел «Расчет сплошных железобетонных плитных фундаментов под сетку колонн по кинематическому методу предельного равновесия) [Текст] / С.И. Политов, А.Ю. Мурзенко, А.А. Цесарский; НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1984. - 245 с.

79. Политов С.И. Работа железобетонных фундаментных плит на грунтовом основании [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Политов С.И. -Москва, 1983. - 178 с.

80. Политов С. И. Особенности работы моделей плитных фундаментов под сетку колонн в полном интервале нагружения [Текст] / С.И. Политов // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1988. - С. 112-116.

81. Политов С.И. Сборная конструкция фундамента под колонны одноэтажного каркасного здания [Текст] / С.И. Политов, С.И. Евтушенко, А.Ю. Мурзенко // Исследование и разработка методов расчета оснований и прочности фундаментов с применением нелинейных теорий деформирования: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1984. - С. 133-135.

82. Полищук А.И. Результаты моделирования процессов взаимодействия фундаментов с глинистым грунтом основания [Текст] / А.И. Полищук, Д.Г. Самарин, А.А. Филиппович // Вестник ТГАСУ. - 2013. - № 1. -С. 253-259.

83. Полищук А.И. Оценка напряженно-деформированного состояния грунтов в основаниях фундаментов с использованием численных методов [Текст] / А.И. Полищук, Д.Г. Самарин, А.А. Филиппович // Вестник гражданских инженеров. - 2013. - № 2 (37). - С. 86-90.

84. Полищук А.И. Способы усиления фундаментов и строительных конструкций цокольной части реконструируемых, восстанавливаемых зданий [Текст] / А.И. Полищук, А.А. Петухов // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура - 2018. - № 1. - С. 42-51.

85. Пономарев А.Б. Результаты моделирования напряженно-деформированного состояния регулируемого фундамента и грунтового основания в программном комплексе ANSYS WORKBENCH [Текст] / А.Б. Понаморев, Е.Н. Сычкина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2015. - № 4. - С. 76-89.

86. Попов Г.Я. Плоская контактная задача для линейно-деформируемого основания при наличии сил сцепления [Текст] / Г.Я. Попов // Прикл. математика и механика. - 1973. - Вып. 2. - С. 254-261.

87. Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций [Текст]: пособие к СНиП 2.03.01-84: введ. 1991.01.01. - М.: Стройиздат, 1991. - 68 с.

88. Проктор Г.Э. Об изгибе балок, лежащих на сплошном упругом основании без гипотезы Винклера-Циммермана [Текст] / Г.Э. Проктор // Дипломн. работа в Петроградском технологическом ин-те. - 1922. - 92 с.

89. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования экспериментов [Текст] / М.М. Протодьяконов, Р.И. Тедер. - М.: Наука, 1970. - 76 с.

90. Родин С.В. Особенности силового взаимодействия железобетонных столбчатых фундаментов с песчаным основанием [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Родин С.В. - Днепропетровск, 1983. - 212 с.

91. Родин С.В. Совершенствование расчетов и конструирования фундаментов [Текст] / С.В. Родин, Л.А. Бондаренко. - Киев, 1990. - 21 с.

92. Родин С.В. К вопросу прочности железобетонных конструкций, контактирующих с грунтом, по наклонным сечениям [Текст] / С.В. Родин, Д.А. Калафатов // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. - 2013. - Вып. 49, Ч. 1. - С. 290-295.

93. Родин С.В. Реализация распора в расчетах прочности плитных фундаментов [Текст] / С.В. Родин, Д.А. Калафатов // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. - 2013. - Вып. 49, Ч. 2. - С. 218-224.

94. Родин С.В. Обзор экспериментальных исследований плитных фундаментов [Текст] / С.В. Родин, Д.А. Калафатов, С.И. Евтушенко // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: Материалы международной научно-технической конференции - 2018. - С. 509-513.

95. Розин Л.А. Решение контактных задач теории упругости с податливостью в односторонних связях [Текст] / Л.А. Розин, Л.С. Смирнов // Изв. вузов. Стр-во. - 2000. - № 5. - С. 27-32.

96. Родштейн А.Г. Контактные напряжения под жестким фундаментом на песчаном основании [Текст] / А.Г. Родштейн. - М.: Изд. ВНИИ Водгео, 1953. - 39 с.

97. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа [Текст] / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1984. - 263 с.

98. Серебряный Р.В. Определение разрушающей нагрузки для плит на упругом основании [Текст] / Р.В. Серебряный // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1960. - № 2. - С. 10-12.

99. Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании [Текст] / И.А. Симвулиди. - М.: Высш. шк., 1973. - 430 с.

100. Синицын А.П. Расчет системы "рама - фундамент - основание" методом сбалансированного риска [Текст] / А.П. Синицын // Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом. - Новочеркасск, 1982. - С. 12-20.

101. Соломин В.И. Исследование работы и метода расчета железобетонных фундаментных плит и балок [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Соломин В.И. - Москва, 1974. - 136 с.

102. Соломин В.И. К обоснованию расчета фундаментных конструкций с учетом физической нелинейности работы железобетона [Текст] / В.И. Соломин // Исследования по строительной механике и механике грунтов. - Челябинск: Изд. ЧПИ, 1973. - С. 4-8.

103. Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение (с Изменениями N 1, 2) [Текст]: ГОСТ 12004-81: введ. 1983.07.01. - М.: Стандартинформ, 2009. - 22 с.

104. Субботин А.И. Экспериментальное изучение развития сдвиговых деформаций в песчаном основании модели фундаментной плиты [Текст] /

А.И. Субботин, В.В. Шматков, А.Ю. Мурзенко // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1993. - С. 13-21.

105. Тарикулиев З.Я. Результаты исследования совместной работы жестких штампов и песчаного основания [Текст] / З.Я. Тарикулиев // Исследования напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов. -Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1971. - С. 20-25.

106. Тепляков А.А. Экспериментальные исследования взаимодействия фундамента и песчаного основания [Текст]: дис. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Тепляков А.А. - Москва, 1972. - 140 с.

107. Тер-Мартиросян З.Г. Остаточные деформации и устойчивость массивов грунтов при сейсмических воздействиях [Текст] / З.Г. Тер-Мартиросян, А.З. Тер-Мартиросян, А.П. Николаев // Вестник МГСУ З.Г. 2008. - №2. -С. 41-47.

108. Тер-Мартиросян З.Г. Начальное критическое давление под подошвой круглого фундамента и под пятой буронабивной сваи круглого сечения [Текст] / З.Г. Тер-Мартиросян, А.З. Тер-Мартиросян, В.В. Сидоров // Естественные и технические науки. 2014. - № 11-12 (78). - С. 372-376.

109. Тер-Мартиросян З.Г. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по прогнозу осадки крупномасштабной модели ленточно-оболочечного фундамента [Текст] / З.Г. Тер-Мартиросян, Я.А Пронозин, Л.Р. Епифанцева, О.С. Порошин // Современные проблемы науки и образования - 2015. - №2. - С. 209-214

110. Тетиор А.Н. Прочность фундаментов [Текст]: учеб. пособие / А.Н. Тетиор.

- Киев: ИСИО, 1993. - 144 с.

111. Тетиор А.Н. Расчет на продавливание отдельно стоящих фундаментов колонн [Текст] / А.Н. Тетиор, И.М. Дьяков // Бетон и железобетон. - 1989.

- № 3. - С. 11-13.

112. Тетиор А.Н. Экологическая инфраструктура [Текст]: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по 280402

"Природоохранное обустройство территорий" / А. Н. Тетиор; М-во сельского хоз-ва Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования Российский гос. аграрный ун-т - МСХА им. К. А. Тимирязева, Ин-т природообустройства им. А. Н. Костюкова. - 2014. - Изд. 2-е - 368 с.

113. Ткачев Ю.К. Экспериментальные исследования деформаций сплошных фундаментных плит и сжимаемого основания [Текст]: дис. ... канд. техн. наук / Ткачев Ю.К. - Москва, 1972. - 143 с.

114. Тутынин В.Ф. О расчете железобетонных фундаментных балок [Текст] / В.Ф. Тутынин, В.И. Соломин // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1971. - № 2. - С. 16-18.

115. Харламов С.Л. Трещиностойкость, деформативность и несущая способность двухслойных железобетонных изгибаемых элементов с верхним слоем из тяжелого бетона [Текст]: дис. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Харламов С.Л. - Москва, 1999. - 119 с.

116. Цесарский А.А. Исследование совместной работы железобетонных фундаментных плит и песчаного основания [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Цесарский А.А. - Новочеркасск, 1970. - 191 с.

117. Цесарский А.А. Экспериментальные исследования железобетонных фундаментных плит на продавливание [Текст] / А.А. Цесарский, Ю.Н. Мурзенко // Экспериментальные исследования инженерных сооружений. - Новочеркасск: Изд. НПИ, 1969. - С. 110-116.

118. Шапиро Д.М. Аналитический и численный линейные расчеты оснований фундаментов мелкого заложения [Текст] / Д.М. Шапиро // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура - 2015. - № 4. - С. 5-18.

119. Швец В.Б. Исследование напряженного состояния основания под моделями фундаментов турбоагрегатов [Текст] / В.Б. Швец, В.К. Капустин, С.Г. Ванюшкин // Исследование и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1986. - С. 103-108.

120. Ширко А.В. Прочностной расчет железобетонных плит при пожаре с использованием программной среды ANSYS [Текст] / А.В Ширко, А.Н. Камлюк, И.И. Полевода, Н.В. Зайиудииова // Вестник университета гражданской защиты МЧС Беларуси, Минск - 2014. - №1(19) - С. 48-58.

121. Шулятьев С.О. Контактные модели основания при проектировании фундаментных плит [Текст] / С.О. Шулятьев, В.Г. Федоровский // Строительная механика и строительные конструкции: Сб. ст. - Москва, 2013. - С. 407.

122. Шулятьев С.О. Влияние несущего каркаса здания на напряженно-деформированное состояние фундаментной плиты[Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / С.О. Шулятьев. - Москва, 2013. - 142с.

123. Шутова М.Н. Анализ эффективности применения конструкций двуслойных фундаментов портала ЛЭП на основе численного эксперимента [Текст] / М.Н. Шутова, С.И. Евтушенко, Д.А. Калафатов // Вестник ПНИПУ. Сер. Строительства и архитектура. - 2019. - т. 10, № 1.

- С. 17-28.

124. Пат. 50493 Украша, МПК E 02 D 27/32 Фундамент тд колону [Текст] / Родш С.В., Чеботарьова О.Г.; заявник i патентовласник Нащональна академ1я природоохронного и куротного будiвництва. - № u 200913301; заявл. 21.12.2010; опубл. 10.06.2010, Бюл. № 11 - 5 с.

125. Пат. 167172. Плитный фундамент каркасного здания [Текст] / Калафатов Д.А.; патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского». - Опубл. 27.12.2016, Бюл. № 36. - 4 с.

126. Bayraktara A. Finite element model updating effects on nonlinear seismic response of arch dam-reservoir-foundation systems [Text] / A. Bayraktara, B. Sevimab , A. C. Altuni§ika // Finite Elements in Analysis and Design. - 2011.

- Vol. 47, Issue 2. - P. 85-97.

127. Chen A.N. Constitutive relations for concrete [Text] / A.C.N. Chen, F.T. Chen // Journal of Engineering Mechanics Division. Proc. ASCE. - 1975. - Vol. 101, № 4. - P. 465-481.

128. Chourasia J. Dynamic Analysis of Pile Foundation with Footing in Different Foundation Soils [Text] / J. Chourasia, U. Pendharkar, R. Singh // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). - 2018. - Vol. 5 Issue 1, p-ISSN: 2395-0072.

129. Jha P Simplified approach to estimate lateral load on drilled shafts resulting from a heavily loaded stress isobars [Text] / P Jha, S Kumar // International Journal of Geomechanics. - 2016. - Vol. 16, Issue 1.

130. Shutova N.M. Analyzing efficiency of two-layer foundations for a power transmission line portal based on a numerical experiment [Text] / N.M. Shutova, S.I. Evtushenko, D.A. Kalafatov // Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations -Proceedings of the International Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations, GFAC 2019 - Vol. 335- 340.

131. Unobe I.D. Multi-hazard analysis of a wind turbine concrete foundation under wind fatigue and seismic loadings [Text] / I. D.Unobe, A. D.Sorensen // Structural Safety. - 2015. - Vol.57. - P. 26-34.

132. Ying G. Modal analysis for deep water pile-group foundation under the effect of fluid structure interaction [Text] / G. Ying, W. Xvtao, F. Shisheng, W. Wenyang // Chinese journal of applied mechanics. - 2015. - Vol.5.

133. Zeidan B.A. Seismic finite element analysis of dam-reservoir foundation interaction [Text] / B.A. Zeidan // International Conference on Advances in Structural and Geotechnical Engineering 6-9 April 2015, Hurghada, Egyp.

134. Zheng Jun-Jie Three-dimensional nonlinear finite element modeling of composite foundation formed by CFG-lime piles [Text] / Jun-Jie Zheng, Sari W. Abusharar, Xian-Zhi Wang// Computers and Geotechnics. - 2008. -Vol. 35, Issue 4. - P. 637-643.

Приложение А

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

У

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ

СОБСТВЕННОСТИ

(51) МПК

Е02Б 27/01 (2006.01)

(19Ъи(11)167 172 <13)Ш

(54) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(21)(22) Заявка: 2016115831/03, 22.04.2016 (72) Автор(ы):

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: Калафатов Джафер Амитьевич ^Ц)

22.04.2016 (73) Патентообладатель(и):

Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 22.04.2016 Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный

(45) Опубликовано: 27.12.2016 Бюл. № 36 университет имени В.И. Вернадского" (ки)

Адрес для переписки:

295007, Рес. Крым, г. Симферополь, пр-кт

Академика Вернадского, 4, ФГАОУ ВО

"Крымский федеральный университет

имени В.И. Вернадского", отдел

интеллектуальной собственности

Департамента научно-исследовательской

деятельности

(54) ПЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ

Формула полезной модели Плитный фундамент каркасного здания, включающий основное тело фундамента, выполненное из бетона класса В10 -В15 по прочности на сжатие, армирование нижней и верхней зон в направлении длины и ширины фундамента, соответствующее огибающим эпюрам изгибающих моментов, сжатые зоны в середине пролета нижней части из бетона класса В20-В30, сжатые зоны возле колонн верхней части из бетона класса В20 -В30 по прочности на сжатие, арматурные выпуски колонн, пластиковые фиксаторы для установки в проектное положение арматуры нижней зоны и поддерживающие каркасы для установки в проектное положение верхней зоны фундамента, отличающийся тем, что сжатые зоны возле колонн верхней части фундамента выполнены трапециевидного сечения периметром в плане на расстоянии Ы от грани колонны, где Ы - рабочая высота сечения основного тела фундамента, с выпуском из них поперечного армирования, расположенного перпендикулярно плоскости продавливания.

963 4 1 11 369

1 S к

1 TS ¡x f Л

8 5 10

Фиг. 1

Фиг.2

Приложение Б

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ «КОМПЛЕКСНАЯ АРХИТЕКТУРНО-РЕСТАВРАЦИОННАЯ МАСТЕРСКАЯ «КРЫМПРОЕКТРЕСТАВРАЦИЯ»

Юридический адрес: 295000 г. Симферополь, пр. Кирова, 32/ул. Горького. 1

ИНН 9102051787/КПП 910201001

тел/факс [phone]. бухгалтерия [phone]

АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТА

Настоящий акт подтверждает, что результаты научного исследования, выполненные по теме: «Особенности конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий» были применены при разработке рабочих проектов: «Административно-учебный корпус Симферопольского экономико-гуманитарного института по ул. Беспалова в г. Симферополь» и «Торгово-бытовой комплекс по пер. Учебному-ул. Севастопольской в г. Симферополь».

После анализа инжинерно-геологических изысканий строительных площадок объектов строительства было принято конструктивное решение фундаментов в виде фундаментной плиты.

В связи с этим, при расчете и конструировании плитных фундаментов были использованы рекомендации по конструированию и анализу напряженно-деформированного состояния, рассмотренные в научно-исследовательской работе Калафатова Д. А.

Главный инженер проекта ГУП РК КАРМ «Крымпроекрестав

Н. В. Ислямов

ПРОЕКТМАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

АСТЕР

ИНН/КПП 9102168672/910201001. ООО «Оиммастер»

295022. Ресгтуг^лика Крым, г. Симфесюполь.

пр. ПобЯЩЫ. Д- 253, оф 1. тел/факс 51-51-46

АКТ о внедрении результатов диссертационной работы

Строительной компанией ООО «Симмастер» внедрена конструкция двухслойного железобетонного плитного фундамента, разработанная Калафатовым Джафером Амитьевичем в результате исследований, проведенных в диссертационной работе «Особенности конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий», при разработке рабочего проекта: «Строительство жилого дома по адресу: РКрым, Бахчисарайский район, Зеленовский сельский совет, за границами населенного пункта».

Директор

ООО «СИММАСТЕР»

Л.Ш. Мензатов

ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ ВНЕДРЕНИЯ НИР

Мы. ниже подписавшиеся, директор филиала ООО «Энерго-Юг» «Южэнсргосетьпроект» Лаврухин Александр Иванович и начальник строительного отдела филиала ООО «Энерго-Юг» «Южэнергосетьпроект» Архипов Лмитрий Николаевич с одной стороны, и авторы, Евтушенко Сергей Иванович, Шутова Марина Николаевна и Калафатов Джафер Ачиньевич, с другой, составили настоящий акт в том, что научно - исследовательская работа - методика расчета «Расчет конструкции двухслойного плитного фундамента ЛГ)П с использованием ПК ANSYS», выполненная на кафедре «ПГС ГиФ», внедрена в проектной документации по титулу «Высоковольтная линия 330 кВ Западно-Крымская-Севастополь».

Научное значение работы: ПК ANS YS реализует метод конечных элементов при расчете параметров НДС системы «основание-фундамент» по европейским нормам и использована в вариантном

проектировании конструкций двухслойных фундаментов опор ЛЭП.

1. Планируемое использование

1.1 Результаты ПИР использованы: в филиале ООО «Энерго-Юг» «Южэнергосетьпроект» в

2018 г.

1.2 Вид и форма использования: Проверочные расчеты сооружений.

1.3 Целевая направленность исследований: Автоматизированный расчет параметров НДС конструкции двухслойного фундамента сооружений электрических подстанций.

1.4 Форма планируемого внедрения: в качестве конкурирующего варианта фундамента под металлическую опору 330 кВ.__

(название внедряемого объекта, в создании которого используются результаты НИР)

1.5 Вид и объем внедрения: Выполнен расчет и передан в проектную организацию

(раскрыть конкретную рабочую функцию внедряемого объекга, указать масштаб применения)

2. Ожидаемая эффективность

2.1 База для сравнения: Существенное уточнение расчетных параметров НДС конструкции двухслойного фундамента сооружений линий электропередач_

(заменяемый вариант или принятые в качестве образца лучшие мировые, отраслевые или отечественные стандарты)

2.2 Организационно - технические преимущества разрабатываемого варианта: Выполнение вариантного проектирования конструкции двухслойного фундамента сооружений

(ожидаемые функциональные, эксплуатационные и т.п. показатели, характеризующие технический уровень

линий электропередач, сокращение времени при проектировании фундаментов, наглядное

внедряемого объекта и его преимущества по сравнению с базовым вариантом)

представление результатов_

2.3 Ожидаемые социально-экономические результаты: Рациональное использование времени проектировщиков и повышение качества проектных работ.

Приложение В

Отчет о результатах расчета трех вариантов устройства фундамента под

линию портала 330 кВт

1. Исходные данные

Район строительства - Темрюкский район Краснодарского края.

Сейсмичность площадки строительства составляет 8 баллов.

Нормативное значение веса снегового покрова - 1,0 кПа (II снеговой район согласно СП 20.13330.2016).

Нормативное значение ветрового давления 0,48 кПа (V ветровой район согласно СП 20.13330.2016).

Нормативная толщина стенки гололеда - 15 мм (IV район по гололедности согласно СП 20.13330.2016).

Уровень ответственности сооружений открытого распределительного устройства (ОРУ) - повышенный.

Грунтами основания служат суглинки легкие пылеватые твердой консистенции, незасоленные, которые характеризуются следующими нормативными физико-механическими показателями: у = 1,71 г/см3, С=0.016МПа, ф = 17,0°, Е=17,9 МПа. Суглинки залегают до глубины 5,6 м. Грунтовые воды залегают на глубинах 10,512,5 м [123].

Расчет выполнен для фундамента портала типа ПС-220Я2, трехмерная и расчетная схема для расчета в 81шс1шеСАВ представлена на рисунке В. 1.

2. Сбор нагрузок

Расчет был проведен по следующим загружениям:

1) Собственный вес;

2) Ветер по оси х;

3) Ветер по оси у;

4) Тяжение без учета гололеда;

5) Тяжение с учетом гололеда;

6) Масса монтера;

7) Пульсации ветра по х;

8) Пульсации ветра по у;

9) Сейсмика по х;

10) Сейсмика по у.

В результате проведенного расчета конструкций надземной части было установлено, что металлоконструкции опор удовлетворяют требованиям по первой и второй группе предельных состояний при основном и особом сочетании нагрузок [123].

На уровне крепления конструкции к фундаменту были получены значения внутренних усилий (нагрузки на фундаменты) представленные в таблице В.1 [123]

Таблица В.1 - Нагрузки на фундамент опоры ЛЭП

Вид нагружения Единицы измерения Основное сочетание нагрузок Особое сочетание нагрузок

N Тс 2,19 2,56

My тс-м 0,33 4,35

Mx тс-м 29,16 -66,8

Qx Тс 0,02 0,33

Qy Тс 1,42 4,73

3. Расчетные модели

Рассмотрены следующие варианты расчетных моделей [123]:

Вариант 1. Монолитный фундамент из бетона класса В15 (рисунок В.2)

б)

в)

Рисунок В.2 - Монолитный фундамент под опору ЛЭП: а - геометрические размеры фундамента; б - трехмерная модель фундамента; в - трехмерная модель

фундамента с грунтовым основанием

Вариант 2. Составной фундамент согласно рабочей документации ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ (рисунок В.3 и В.4) [123]

Рисунок В.3 - Геометрические размеры составного фундамента по проекту

ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ

А^УБ

1П7.2 Асайетк

д)

Рисунок В. 4 - Конечно-элементная модель составного фундамента по проекту

ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ: а - модель фундамента сборного Ф5-4 по серии 3.407 - 115.2-КЖ-48 из бетона класса В30; б - модель фундамента монолитного плитного из бетона класса В20; в - сетка арматурная 012 А400, шаг 100 мм; г - модель составного фундамента; д - модель составного фундамента с грунтовым основанием

Вариант 3. Двухслойный фундамент, выполненный по патенту МПК E02D27/01 [125] (рисунок В. 5)

Рисунок В. 5 - Модель двухслойного фундамента по патенту МПК E02D27/01 [125]: а - модель сжатой зоны фундамента с трапециевидной формой основания

из бетона В30, б - двухслойная модель фундамента (сетки армирования располагаются аналогично с моделью 2)

При моделировании инженерных данных геомеханических систем в программном комплексе ANSYS 17.2 существует возможность выбора из пяти моделей:

- модель Cam-Clay позволяет провести прямое моделирование деформационного упрочнения или размягчения для переуплотненных грунтов, выполнить расчет нелинейной зависимости объемной деформации от эффективных средних напряжений и определить предельные условия идеальной пластичности;

- модель Друкера - Прагера (Drucker-Prager) определяющая поведение или разрушение некоторых материалов под влиянием пластической деформации;

- модель сочлененных скальных масс (Jointed Rock);

- широко распространенная модель Мора-Кулона (Mohr-Colomb), описывающая зависимость касательных напряжений материала от величины приложенных нормальных напряжений;

- модель с учетом пористой эластичности (Porous elasticity).

При расчете в качестве оптимальной была выбрана модель Друкера- Прагера. В ПК ANSYS исходными данными для моделирования оснований являются:

- одноосная прочность на сжатие (Uniaxial compressive strength);

- одноосная прочность на растяжение (Uniaxial tensile strength);

- двуосная прочность на сжатие (Biaxial compressive strength) [27].

4. Расчет

Расчет НДС конструкции был выполнен в программе ANSYS 17.2. Нагрузка в модели передается в качестве давления (опция Pressure) и изгибающего

момента (Moment) на оголовки колонн (рисунок В.6). Для расчета МКЭ массив

грунта закрепляется по внешним граням (опция Fixed Support) [27;123].

Схема загружения (ознакомительно для варианта 2) представлена на рис. 6. Конструкция была рассчитана на два вида сочетания усилий: основное и особое.

Рисунок В.6 - Расчетная схема, схема приложения нагрузок основного сочетания усилий, вариант 2

5. Критерии расчета

Целью расчета является определение следующих параметров железобетонной конструкции:

1) Осадка фундамента (предельно допустимая осадка согласно п. 7 табл. Г.1 СП 22.13330.2011. «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция. СНиП 2.02.01-83*» составляет 10см).

2) Разность осадок фундамента АБ/1 (предельно допустимая разность осадок согласно п.78 табл. Г.1 СП 22.13330.2011. «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция. СНиП 2.02.01-83*» составляет 0,003).

3) Напряжения в бетоне конструкций (согласно табл. 6.8 СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» расчетные сопротивления бетона на сжатие равны 8,5 МПа и 17,0 МПа для бетонов класса В15 и В30 соответственно, расчетные сопротивления бетона на растяжения равны 0,75 МПа и 1,15 МПа для бетонов класса В15 и В30 соответственно).

4) Напряжения в арматурных сетках (согласно табл. 6.14 СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» расчетное сопротивление арматуры класса А400 на сжатие и растяжение равно 350 МПа) [123].

6. Результаты расчета 6.1 Расчет осадка фундамента и разности осадок

Эпюра перемещений в плите от особого сочетания нагрузок во всех вариантах исполнения фундамента приведена на рисунке В.7.

В результате расчета были получены следующие значения характеристик: Вариант 1 (монолитный фундамент): Максимальная осадка - 3,45 мм, Разность осадок - 0,0012.

Вариант 2 (сборный фундамент ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ): Максимальная осадка -3,43 мм, Разность осадок -0,00093.

Вариант 3 (двухслойный фундамент по патенту МПК E02D27/01 [125]): Максимальная осадка - 3,34 мм, Разность осадок - 0,00073.

Показатели по второй группе предельных состояний для всех вариантов не превышают предельно допустимые.

К: $иис№га1

ТоЫ Оейэгтайоп

Туре: Total Ое^гтзйоп

тт Тгте: 1

а)

Рисунок В.7 - Эпюры перемещений по вертикальной оси: а - для монолитного фундамента; б - для составного фундамента, вариант 2; в - для двухслойного

фундамента вариант 3

6.2. Напряжения в бетоне конструкций

Напряжения в плитной части для разных типов конструкции показаны на рис. 8-10.

Рисунок В. 8 - Напряжения в плитной части фундамента монолитного,

вариант 1.Вид сверху и снизу

Рисунок В.9 - Напряжения в плитной части фундамента сборного, вариант 2.

Вид сверху и снизу

Рисунок В.8 - Напряжения в плитной части двухслойного фундамента,

вариант 3. Вид сверху и снизу

В результате расчета были получены следующие значения напряжений в бетоне плитной части фундамента:

Вариант 1 (монолитный фундамент) - 3,44МПа;

Вариант 2 (сборный фундамент ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ) - 3,19 МПа;

Вариант 3 (двухслойный фундамент по патенту МПК E02D27/01 [125]) -2,85 МПа.

6.3. Напряжения в арматурных сетках

В представленных конструкциях проектом предусмотрено две сетки в плитной части, а также хомуты и каркасы, распределительная и конструктивная арматура для фиксации сеток и сборных частей фундамента. В расчете учитывалась только рабочая арматура - верхние и нижние сетки плиты.

Верхнее армирование плиты по результатам расчета не воспринимает основные растягивающие напряжения, поэтому может быть задано конструктивно. С учетом минимального процента армирования фундаментов 0,1% от площади сечения по высоте промежутка между слоями арматуры и ширины ленты (п. 3.104 Руководства по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения), в качестве верхних сеток плитного сборного фундамента могут быть приняты сетки 08 А400 с шагом 200 мм (площадь поперечного сечения сетки на 1 п.м. - 2,51 см2, минимальная требуемая площадь: 100^22^0,1:100=2,2 см2).

В качестве верхней сетки монолитного фундамента могут быть приняты сетки 012 А400 с шагом 200мм (площадь поперечного сечения сетки на 1 п.м. -5,65 см2, минимальная требуемая площадь: 100^52^0,1:100=5,2 см2).

Расчет напряжений армирования (нижней сетки) был проведен в несколько этапов, с учетом подбора диаметра стержней сетки для каждого из вариантов. Низменные параметры: шаг сетки - 200 мм, геометрические размеры сетки 5,8x5,8м, класс арматуры А400. Максимальное напряжение в сетке не должно превышать 350 МПа.

В результате расчета установлено, что для армирования нижней сетки при особом сочетании усилий (с учетом сейсмического воздействия 8 баллов):

- для монолитного фундамента (вариант 1) достаточной является сетка 014 мм (напряжения составляют 336,12 МПа, рисунок В. 11);

- для сборного фундамента ЮЖЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ (вариант 2) достаточной является сетка 012 мм (напряжения составляют 315,09 МПа, рисунок В. 12);

- для двуслойного фундамента по патенту МПК E02D27/01 [125] (вариант 3) достаточной является сетка 010 мм (напряжения составляют 349,7 МПа, рисунок В. 13) [123].

Рисунок В.11 - Эквивалентные напряжения от особого сочетания усилий в арматурной сетке, вариант 1, Мпа

Рисунок В.12 - Эквивалентные напряжения от особого сочетания усилий в арматурной сетке, вариант 2, МПа

Рисунок В.13 - Эквивалентные напряжения от особого сочетания усилий в арматурной сетке, вариант 3, МПа

Результаты проведенного расчета сведены в таблицу В. 2.

Таблица В.2 - Результаты численного моделирования [123]

Параметр, ед. Модель фундамента опоры ЛЭП Предельно

изм. Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 допустимое значение параметра

Осадка, мм 3,45 3,43 3,34 100

Разность осадок 0,0012 0,00093 0,00073 0,003

Напряжения в бетоне, МПа 3,44 3,19 2,85 Вариант 1 - 8,5 Вариант 2, 3 - 17,0

Напряжения в 336,12 315,09 349,73 350

арматуре, МПа

Верхняя 012 А400 08 А400 08 А400

арматурная S п.м. = S п.м. = S п.м. = 2,51

сетка, сечение и 5,65 см2 2,51 см2 см2

площадь

Нижняя 014 А400 012 А400 010 А400

арматурная S п.м. = S п.м. = S п.м. = 3,93

сетка, сечение и 7,69 см2 5,65 см2 см2

площадь

Экономия 0% 26% 49% (по сравнению с вариантом 1)

армирования (по нижней сетке) 30% (по сравнению с вариантом 2)

Приложение Г Список опубликованных научных работ Калафатова Д.А.

(лично и в соавторстве)

Публикации в изданиях, включенных в Перечень рецензируемых научных

изданий:

1. Калафатов Д.А. Методика проведения экспериментальных исследований моделей конструкций двухслойных железобетонных плитных фундаментов / Д.А. Калафатов // Строительство и реконструкция. - 2016. - №2 2(64). - С. 23- 28.

2. Калафатов Д.А. Результаты экспериментальных исследований моделей двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий на грунтовом основании / Д.А. Калафатов // Строительство и реконструкция. -2016. - № 5(67). - С. 16-22.

3. Евтушенко С.И. Анализ сходимости результатов опытов и результатов расчета МКЭ на примере конструкций плитного фундамента / С.И. Евтушенко, М.Н. Шутова, Д.А. Калафатов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер. Строительство и архитектура. - 2018. - № 53(72). - С. 15-24.

4. Шутова М.Н. Анализ эффективности применения конструкций двуслойных фундаментов портала ЛЭП на основе численного эксперимента / М.Н. Шутова, С.И. Евтушенко, Д.А. Калафатов // Вестник ПНИПУ. Сер. Строительства и архитектура. - 2019. - т. 10, № 1. - С. 17-28.

Статьи, опубликованные в журналах, индексируемых в международных

реферативных базах Scopus, Web of Science:

5. Analyzing efficiency of two-layer foundations for a power transmission line portal based on a numerical experiment / N.M. Shutova, S.I. Evtushenko, D.A. Kalafatov // Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations - Proceedings of the International

Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations, GFAC 2019 - Vol. 335- 340.

Патент на полезную модель:

6. Пат. 167172. Плитный фундамент каркасного здания / Калафатов Д.А.; патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени

B.И. Вернадского». - Опубл. 27.12.2016, Бюл. № 36.

Статьи, опубликованные в других научных журналах и изданиях:

7. Родин С.В. К вопросу прочности железобетонных конструкций, контактирующих с грунтом, по наклонным сечениям / С.В. Родин, Д.А. Калафатов // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. - 2013. - Вып. 49, Ч. 1. - С. 290-295.

8. Родин С.В. Реализация распора в расчетах прочности плитных фундаментов /

C.В. Родин, Д.А. Калафатов // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. - 2013. - Вып. 49, Ч. 2. - С. 218-224.

9. Калафатов Д.А. Планирование экспериментальных исследований работы двухслойных железобетонных плитных фундаментов / Д.А. Калафатов // Строительство и техногенная безопасность. - 2014. - Вып. 50. - С. 94-99.

10. Калафатов Д.А. Напряженно-деформированное состояние конструкции двухслойного железобетонного плитного фундамента каркасного здания / Д.А. Калафатов // Строительство в прибрежных курортных регионах: Материалы IX междунар. науч.-практ. конф. - 2016. - С. 65-70.

11. Калафатов Д.А. Результаты исследований численных моделей двухслойных железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий / Д.А. Калафатов // Строительство и техногенная безопасность. - 2016. - № 4(56). - С. 66-69.

12. Родин С.В. Обзор экспериментальных исследований плитных фундаментов / С.В. Родин, Д.А. Калафатов, С.И. Евтушенко // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении: Материалы международной научно-технической конференции - 2018. - С. 509-513.