Исследование работы площадных фундаментов в виде вогнутых пологих оболочек тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат технических наук Пронозин, Яков Александрович
- Специальность ВАК РФ05.23.02
- Количество страниц 151
Оглавление диссертации кандидат технических наук Пронозин, Яков Александрович
ВВЕДЕНИЕ.
1. ЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЛОЩАДНЫХ ФУНДАМЕНТОВ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 История развития эффективных площадных фундаментов. Классификация.
1.2 Методы расчета эффективных конструкций фундаментов.
1.3 Расчетные модели грунтовых оснований.
1.4 Выводы и задачи дальнейших исследований.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФУНДАМЕНТОВ РАЗЛИЧНОЙ ЖЕСТКОСТИ С ОСНОВАНИЕМ В ЛАБОРАТОРНЫХ
УСЛОВИЯХ
2.1 Задачи экспериментов.
2.2 Методика проведения лотковых испытаний.
2.3 Исследование НДС штампов различной жесткости.
2.4 Осадки и контактные давления штампов.
2.5 Напряженно-деформированное состояние основания.
2.6 Сравнение экспериментальных и расчетных значений.
2.6.1 Описание программы UMP-Spline.
2.6.2 Результаты сравнения экспериментальных и расчетных значений.
2.7 Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФУНДАМЕНТОВ ОБОЛОЧЕК И ТОНКИХ ПЛИТ С ОСНОВАНИЕМ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
3.1 Опытная площадка и задачи экспериментов.
3.2 Методика проведения полевых экспериментов.
3.2.1 Технология изготовления фундаментных конструкций.
3.2.2 Приборы и оборудование.
3.2.3 Порядок проведения эксперимента.
3.3 Результаты полевых экспериментов.
3.3.1 Распределение контактных давлений на границе фундамент-основание.
3.3.2 Осадки и деформации фундамента оболочки и плоской плиты.
3.3.3 Напряженно-деформированное состояние основания.
3.4 Экспериментальное определение коэффициента постели основания.
3.5 Выводы.
4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ФУНДАМЕНТОВ
ОБОЛОЧЕК И РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА РАСЧЕТА ОСАДОК.
4.1 Численное моделирование работы фундаментов оболочек.
4.2 Расчет однослойного основания вариационным методом.
4.2.1 Экспериментальные эпюры контактных давлений в системе оболочка-основание.
4.2.2 Графические иллюстрации полученного решения.
4.3 Проектное решение фундамента жилого здания.
4.4 Технико-экономическая эффективность внедрения разработок в строительство.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Основания и фундаменты, подземные сооружения», 05.23.02 шифр ВАК
Взаимодействие осесимметричных фундаментов-оболочек с неметаллическим армированием с основанием сложенным пылевато-глинистыми грунтами2011 год, кандидат технических наук Мельников, Роман Викторович
Взаимодействие цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек с глинистым грунтом основания2011 год, кандидат технических наук Порошин, Олег Сергеевич
Усиление ленточных фундаментов с переустройством в сплошную плиту переменной жесткости с предварительным напряжением грунтового основания2013 год, кандидат технических наук Наумкина, Юлия Владимировна
Рациональные конструкции плит для ленточных фундаментов1998 год, доктор технических наук Грицук, Михаил Степанович
Метод граничных элементов в контактных задачах для упругих пространственно неоднородных оснований2000 год, доктор технических наук Алейников, Сергей Михайлович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование работы площадных фундаментов в виде вогнутых пологих оболочек»
Фундаменты являются одними из наиболее массовых и затратных конструкций в промышленном, сельскохозяйственном, энергетическом и транспортном строительстве. Расход железобетона на фундаменты в среднем достигает 10-15% от общего расхода железобетона на сооружение. В таких сооружениях, как дымовые трубы, опоры ЛЭП, башни и др., расход железобетона достигает половины общих затрат.
Поэтому важной является задача повышения эффективности фундаментостроения путем снижения материалоемкости фундаментов и, как следствие, снижение общей ресурсоемкости на их возведение. Необходимость разработки и внедрения, более совершенных систем оснований и эффективных конструкций фундаментов, неоднократно подчеркивалась на различных российских и международных научных и научно - практических конференциях и совещаниях.
Обобщая опыт многих исследователей, можно выделить два основных пути повышения эффективности фундаментостроения, это:
-разработка новых эффективных конструкций фундаментов и методов их расчета;
-разработка новых и уточнение существующих расчетных схем грунтового основания и конструкций фундаментов традиционных форм.
В настоящее время можно выделить ряд общих принципов развития фундаментных конструкций:
-минимизация веса фундаментов или расхода материалов на единицу несущей способности;
-повышение технологичности фундаментов, т. е снижение трудоемкости на их изготовление;
-создание новых конструкций, позволяющих вовлечь в работу максимальный объема грунта, и получить более равномерное напряженное состояние массива грунта в основании фундаментов, а также снизить концентрацию напряжений на границе фундамент-основание.
Одним из возможных путей реализации названных принципов является применение в качестве площадных фундаментов тонкостенных конструкций в виде вогнутых, либо выпуклых, по отношению к грунту, оболочек.
На сегодня известен целый ряд эффективных, с низкой материалоемкостью, тонкостенных конструкций фундаментов в виде пологих оболочек, широкое применение которых в повседневном строительстве сдерживается недостаточной изученностью их работы во взаимодействии с основанием.
АКТУАЛЬНОЙ задачей в этой связи является исследование работы вогнутых, по отношению к грунту, пологих тонкостенных оболочек на грунтовом основании, работающих в составе сплошных фундаментов преимущественно на растяжение. Мировое внедрение подобных конструкций в строительство сдерживается в силу ряда причин:
- недостаточная теоретическая и особенно экспериментальная изученность работы таких фундаментов на грунтовом основании и напряженно-деформированного состояния самого основания;
- отсутствие опыта реального проектирования таких фундаментов проектными организациями;
- неосвоенность технологий по подготовке основания и устройству тонкостенных фундаментов;
- высокие требования к культуре производства при возведении данных фундаментов.
Введение в практику строительства пологих тонкостенных оболочек, работающих на растяжение в составе сплошных фундаментных плит, позволило бы значительно сократить затраты на возведение фундаментов на слабых грунтах, и решить ряд геотехнических задач, связанных со строительством в сложных инженерно-геологических условиях.
ЦЕЛЬЮ диссертационной работы являются: экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния основания и конструкции фундаментов - пологих тонкостенных оболочек, вогнутых по отношению к грунту и работающих преимущественно на растяжение; выявление особенностей контактного взаимодействия данных фундаментов с основанием; изучение степени применимости различных методов расчета и рассмотрение вопросов конструирования и строительства фундаментов в виде тонкостенных конструкций.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- проведены комплексные экспериментально-теоретические исследования взаимодействия штампов различной жесткости и конструктивной формы с грунтовым основанием;
- определены оптимальные параметры конструктивной формы пологой, периметрально нагруженной, вогнутой, по отношению к грунту, оболочки;
- проведены комплексные экспериментальные исследования работы эффективных полунатурных фундаментов в виде пологих периметрально нагруженных оболочек, работающих на естественном основании;
- изучена применимость существующих расчетных моделей грунта для описания напряженно-деформированного состояния основания и тела исследуемых фундаментов;
- разработана методика расчета осадок и конструирования пологих тонкостенных оболочек в качестве фундаментов зданий различного назначения.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в том, что впервые проведены комплексные экспериментально-теоретические исследования взаимодействия периметрально нагруженных пологих тонкостенных оболочек вогнутых по отношению к грунту и работающих преимущественно на растяжение, которые позволили:
-установить характер взаимодействия вогнутых пологих оболочек с грунтовым основанием, и выявить основные компоненты напряженно-деформированного состояния штампов различной жесткости и грунтового основания в процессе приложения статической периметральной нагрузки;
-определить оптимальные параметры кривизны пологой тонкостенной вогнутой оболочки на грунтовом основании на основе изучения функции отклика основания на внешнюю нагрузку;
-исследовать характер контактного взаимодействия полунатурных фундаментов - пологих оболочек с естественным грунтовым основанием, и определить основные компоненты напряженно-деформированного состояния основания пологой оболочки в процессе статического нагружения;
-применить вариационный метод В.З. Власова для описания напряженно-деформированного состояния основания и осадок пологой оболочки на основе использования экспериментальных данных;
-разработать и законструировать эффективные фундаменты в виде пологих тонкостенных вогнутых, по отношению к грунту, оболочек для зданий с различной конструктивной схемой.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в разработке эффективных ресурсосберегающих конструкций сплошных фундаментов мелкого заложения для зданий различной конструктивной схемы. Основными несущими элементами названных фундаментов являются пологие тонкостенные оболочки, вогнутые по отношению к грунту, находящиеся между опорными ребрами фундамента, к которым приложена полезная внешняя нагрузка.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на:
- международном семинаре по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям (Пермь 2000);
- научно-практической конференции "Актуальные проблемы строительства и экологии Западно-Сибирского региона" (Тюмень 2000).
- 58-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава НГАСУ(Новосибирск 2001);
- международной научно-технической конференции "Современные проблемы фундаментостроения" (Волгоград 2001);
- третьей Всероссийской конференции. Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции - "НАСКР-2001 "(Чебоксары 2001).
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам работы опубликовано 7 научных статей и поданы заявки на два изобретения.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
- результаты комплексных экспериментально-теоретических исследований взаимодействия с грунтовым основанием маломасштабных периметрально нагруженных моделей плоских фундаментов различной жесткости и пологих тонкостенных вогнутых, по отношению к грунту, оболочек;
- выявленные оптимальные очертания периметрально нагруженной пологой оболочки;
- результаты комплексных экспериментальных исследований взаимодействия с естественным грунтовым основанием полунатурных фундаментов в виде пологих вогнутых оболочек и плоских тонких плит, нагруженных по периметру внешней нагрузкой;
- применение вариационного метода В. 3. Власова к расчету НДС основания и осадки пологих оболочек, на основе полученных экспериментальных данных;
-основные выводы и рекомендации, сделанные на основе анализа экспериментальных и теоретических исследований.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений. Работа содержит 151 страницу машинописного текста, 82 рисунка, 6 таблиц, список литературы из 123-х наименований.
Похожие диссертационные работы по специальности «Основания и фундаменты, подземные сооружения», 05.23.02 шифр ВАК
Разработка методов расчета и принципов конструирования сборных плитных фундаментов и подпорных стен и их экспериментальное обоснование2011 год, доктор технических наук Евтушенко, Сергей Иванович
Односвайные и вытрамбованные фундаменты и методы их расчета с использованием зондирования2006 год, доктор технических наук Шеменков, Юрий Михайлович
Разработка и совершенствование методов статических и динамических расчетов фундаментов энергетических и гидротехнических сооружений2002 год, доктор технических наук Глаговский, Вячеслав Борисович
Оценка взаимодействия фундаментов с грунтом и совершенствование методов их проектирования2002 год, доктор технических наук Криворотов, Александр Петрович
Нелинейная теория расчета железобетонных оболочек и пластин1999 год, доктор технических наук Мусабаев, Турлыбек Туркбенович
Заключение диссертации по теме «Основания и фундаменты, подземные сооружения», Пронозин, Яков Александрович
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ по РАБОТЕ
1. В ходе проведенных комплексных экспериментально-теоретических исследований взаимодействия с естественным грунтовым основанием эффективных фундаментов в виде пологих вогнутых оболочек и плоских тонких плит и их моделей, нагруженных статической нагрузкой, определены основные закономерности работы, названных конструкций на естественном грунтовом основании с изучением основных параметров напряженно-деформированного состояния конструкций и основания.
2.Определены степень и границы применимости линейных моделей основания для описания взаимодействия с грунтом фундаментов в виде пологих вогнутых оболочек и их моделей, нагруженных статической нагрузкой.
3. Предложен способ определения оптимального очертания периметрально нагруженной пологой оболочки, работающей на грунтовом основании, дающий минимальные деформации и значения силовых факторов в конструкции фундамента.
4. Разработан инженерный метод расчета осадок пологих оболочек на основе вариационного метода В.З. Власова, позволяющий с точностью, достаточной для практических расчетов, описывать и напряженно-деформированное состояние основания в зоне упругих деформаций.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пронозин, Яков Александрович, 2001 год
1. Александрович В.Ф., Федоровский В.Г. Круглый штамп на упругопластическом уплотняющемся основании. Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. //Сб. НПИ Новочеркасск 1979 с.35-44.
2. Баранов Д.С. Руководство по применению прямого метода измерения давлений в сыпучих средах и грунтах. М.: ЦНИИСКим. Кучеренко, 1965.
3. Бартоломей A.A. Основы расчета ленточных свайных фундаментов по предельно допустимым осадкам. М.: Стройиздат, 1982.-223с.
4. Березанцев В.Г. Некоторые задачи теории предельного сопротивления грунтов нагрузке. Автореферат дисс. докт. техн. н., Ленинград 1949.
5. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Харьков: 1 968,323 с.
6. Борликов Г.М. Экспериментальные исследования совместной работы фундамента с оболочкой и песчаного основания. Автореферат дисс. канд. техн.н., Новочеркасск 1971.
7. Бугров А.К., Зархи A.A. Напряженно-деформированное состояние основания при наличии в нем областей предельного равновесия грунтов.//Труды ЛПИ. Л.: 1976, N354 С749-53.
8. Ванюшкин С.Г. Особенности взаимодействия многоволновых фундаментов -оболочек с основанием. Дисс. канд. техн. н., Днепропетровск, 1 985.Варданян ГС ,
9. Андреев В.И. и др. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности.-М. Изд. АСВ, 1995, -568с
10. Ю.Винокуров Е.Ф. Итерационный метод расчета оснований и фундаментов с помощью ЭВМ. //Наука и техника, Минск: 1972. 248с.
11. Власов В.З. Леонтьев H.H. Балки, плиты, оболочки на грунтовом основании. М., Физматгиз, 1 960,492 с.
12. Власов В.З., Леонтьев H.H. Балки, плиты и оболочки на упругом основании. М.: Госстройиздат, 1960.
13. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978 447с.
14. Гвоздев A.A., Крылов СМ. и др. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1975.-193 с.
15. Герсеванов И.М., Мачерет Я.А. К вопросу о бесконечно длинной балке на упругой почве, нагруженной силой. Гидротехническое строительство, 1935 N10; Сб. трудов фундаментостроения N8. - М.: Госстройиздат, 1937.
16. Герсеванов И.М., Полыиин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1948.
17. Гильман Л.С. К вопросу об определении напряжений на поверхности упругой среды. /Яр. ЛИИПС, вып. 1, 1934.
18. Гольдин А.Л., Прокопович B.C., Сапегин Д.Д. Упругопластическое деформирование основания жестким штампом. //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983. N5. с.25-26.
19. Гольд штейн М.Н., Кушнер С.Г., Шевченко М.Н. Расчет осадок и прочности оснований зданий и сооружений. Киев: Будивельник, 1977. 208с.
20. Гончаров Ю.М., Шарапов Г.В., Тарасюк В.Г. Новая конструкция фундамента -оболочки для вечномерзлых грунтов. //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983, N 2, с. 13- 16.
21. Горбунов Посадов М.И. Метод решения смешанной задачи теории упругости и теории пластичности грунтов. -//Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971, N2.
22. Горбунов Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984.
23. ГОСТ 20276-85. Методы полевого определения характеристик деформируемости грунтов. 1984.
24. Гусак A.A., Гусак Г.М., Бричников Е.А. Справочник по Высшей математике. 2-е изд., Мн. Тетрасистемс, 2000. 640 с.
25. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.: Стройиздат 1988.
26. Далматов Б.И., Проектирование фундаментов и подземных сооружений М.:Изд-во ABC СП6ГАСУ,1999.-З40с.;ил. ISBN 5-93093-008-2
27. Дидух Б.Н., Иоселевич В.А. О построении теории пластического упрочнения грунта. //Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1970, N2.29. динник А.Н. Круглая плита на упругом основании. //Изв. Киевского политехнического института. Киев, 1910.
28. Думный В.Н. Малозаглубленные фундаменты. //Строительство и архитектура Белоруссии, 1980, N 4, с.25 26.
29. Дутов В.Г. О расчете балок на упругом основании Л.: Кубуч, 1929.
30. Егоров К.Е. О деформации основания конечной толщины. //Основания, фундаменты и механика грунтов, 1961, N1.
31. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М.: Высшая школа 1985,-352с.
32. Инструкция по проектированию фундаментов доменных печей. М.: Стройиздат, 1 972.-65 с.
33. Исследования и методы расчета оснований сооружений в нелинейной стадии работы. //Сб. НПИ. Новочеркасск, 1986.-140с.
34. Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М.: Стройиздат, 1976. - 204 с.
35. Киселев В.А. Балки и рамы на упругом основании. -М.: Госстройиздат, 1936.
36. Клубин П.Н. Расчет балочных плит на упругом основании. Тр. УВМУЗ, 1950, N13.
37. Корбут Б.А., Однорал Л.Г. Устойчивость цилиндрической панели на упругом основании. //Сопротивление материалов и теория сооружений, Киев, Буд!вельник, 1965, вып.1, с.36-40.
38. Коренев Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упругом основании. М.: Госстройиздат, 1954.
39. Коренев Б.Г., Черниговская E.H. Расчет плит на упругом основании. М.: Стройиздат, 1962. -355 с.
40. Корневиц В.Ф., Эндер Г.В. Формулы для расчета балок на упругом основании. -М.: Госстройиздат, 1932.
41. Крылов А.Н. О расчете балок, лежащих на сплошном упругом основании.- М.: АН СССР, 1930.
42. Кузнецов В.И. Вопросы статического расчета верхнего строения пути. М.: Трансжелдориздат, 1940.
43. Кукушадзе A.M., Мухадзе ГГ. Расчет пологой цилиндрической оболочки на упругом основании. //Сообщения АН ГССР, 1963, т.ЗО, N5, с.51 53.48
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.