Расчет фундаментных плит, взаимодействующих с деформируемым основанием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.17, кандидат технических наук Шпитюк, Елена Николаевна

• Шпитюк, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шпитюк, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И МЕТОДОВ

РАСЧЕТА

1.1. О моделировании как методе научного исследования

1.2. Расчетная схема - основная модель строительной механики

1.3. MKS как метод построения расчетных схем £

1.4. Выбор расчетной модели основания

1.5. О модели "сжимаемой толщи" или "сжимаемого слоя "

1.5. Выводы по I главе

ГЛАВА II КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНАЯ РЕАЛМЗАПИЯ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

ФУНДАМЕНТ-ОСНОВАНИЕ"

2.1. Основные соотношения метода конечных элементов С М К 3 )

2.2. Основные соотношения обобщенного метода упругих решений

2.3. КЗ-решения для тонкой пластины за пределами упругости

2.4. Семейство КЗ упругого двухпараметри-ческого основания и "эквивалентные" элементы осадочной лунки

2.5. КЗ-решения для двухпараметричеокой модели основания за пределом упругости

2.6. Учет конструктивной нелинейности -односторонней работы основания

2.7. Выводы по 11 главе

ГЛАВА III ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОГО

ОСНОВАНИЯ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1. Постановка задачи

3.2. Аналитическое определение функции поперечного распределения перемещений.

3.3. Предлагаемая методика "численных штамповых испытаний" . Первый этап обработки результатов по МНК

3.4. Второй этап обработки результатов "численных испытаний

3.5. Аппроксимации зависимости тз = 1(и,Н)

3.6. Учет относительной жесткости плиты и основания

3.7. Зависимость параметра ¥з от относи тельного расположения точки его определения от центра "штампа"

3.8. Алгоритм автономного модуля AUI0-K.II

3.9. Раопредеделительная способность различных моделей основания

3.10. Выводы по III главе

ГЛАВА IY УТОЧНЕННЫЕ КВАЗИДВУМЕРНЫЕ СХЕМЫ МОДЕЛИ СЖИ

МАЕМОГО СЛОЯ

4.1. Постановка задачи

4.2. Решение плоской задачи .,,.,,.

4.3. Решение пространственной задачи -"четырехпараметрическая модель"

4.4. Реализация модели с неполным прилипанием слоя к "скале" . IIS

4.5. Выводы по IV главе ,.,,,.,

ГЛАВА Y АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Организация ШШ KUNO-KIT

5.2. Модуль ШШ проектирования арматурных оеток

5.3. Модуль ШШ вычерчивания проектной документации ..

5.4. Пример расчета плиты Э-этажного жилого дома по различным ос ,.,.,,.

5.5 Некоторые практические рекомендации по расчету фундаментных плит.

5.5. Выводы по V главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчет фундаментных плит, взаимодействующих с деформируемым основанием»

Ф

Расчет и проектирование таких сооружений и конструкций, как аэродромные и дорожные покрытия, полы промышленных зданий, верхнее отроение пути железных дорог, днищ резервуаров, ленточные и плитные фундаменты зданий, опоры портальных кранов, треки для испытания и площадки для запуска ракет, конструкции наплавных мостов, некоторые элементы судов и летательных аппаратов и т.д., основываются на решении тех или иных задач теории конструкций, взаимодействующих о деформируемым основанием,

Подробный обзор по теории рэзчета балок и плит на упругом основании содержится в трудах М.И.Горбунова-Посадова С 33, 34 3, Б.Г.Коренева С 67 ], В,И,Кузнецова С 72 3, И.М.Рабиновича, Н,А.Цытовича,

А Вопросам пасчета констоукпий, взаимодействующих с дешооми руемым основанием при использовании различных его моделей посвящены работы Д.Д.Баркана, В.Г.Березанцева,В.В.Болотина, Л,П.Винокурова, В.З.Власова, С.С.Вялова, Б.Г.Галеркина, Л.А.Галина, В,А, Гаотева, Н.М.Героеванова, А.Л,Гольдина, М.И.Горбунова - Поездо-ва, А.Н.Дикника, С,с.Давыдова, К.Е.Егорова, В.Н.Жемочкина, Ю.К.Зарецкого, А.Г.Ишковой, Г.К.Клейна, И.И.Кандаурова, С.Н.Клепикова, Е.Г.Коренева, А.Н.Крылова, В,И.Кузнецова, Н.К.Леонтьева, Ю.Н.Мурзенко, Н.Н.Маслова, Я.А.Мачерета, П.Л.Пастернака, Е.А.Па-латникова, Д.Е.Польшина, Г.Э.Проктора, Н.П.Пузыревского, О,А,Савинова, Р.В.Серебряного, А.П.Синицына, Н.К.Снитко, В,И,Соломина, п.п.Тимошенко, А.А.Уманокого. И.В.Урбана М.Н.Филоненко-Бородича, В.А.Флорина,Н.А.Цытовича, И,И.Черкасова,О.Я.Шехтер, И,Я.Штаерма-на, М.А.Био, М.Кани, К.Маргерра, К.Терцаги, К.Ханой, и др.

Высокая доля затрат на устройство оснований и Фундаментов в общем объеме капитальных вложений определяет экономический эффект усилий, направленных на уоовершениствование методов расчета, проектирования и способов производства работ в этой области строительства.

Исходные положения теории расчета гибких конструкций на деформируемом основании, т.е. конструкций, реактивная нагрузка на которые зависит от их перемещений, явились предметом многолетних дискуссий, обусловленных сложностью механических свойств грунтового основания.

До настоящего времени нет единой точки зрения на то, какую ив моделей грунтового основания считать общепризнанной. Изучение литературы дает основание выделить три основных школы, каждая ив которых представлена работами большой группы ученых.

Исторически первая теория основана на так называемой гипотезе Винклера, предполагающей прямопропорииональную зависимость между давлением на грунт р ( кг/см* ) и вызванной им осадкой точки Ш С см ) i р = ко а п ( 0-1 )

Коэффициент пропорциональности К©( кг/ом° ) в этой зависимости называется нгзбдппнентг:.: п:::теп::, он должен быть определен для каждого вида грунта и в каждом конкретном случае опытным путем, Гипотеза Винклера предполагает, что при давлении на поверхность грунта в какой-либо одной малой плошадке грунт будет оседать только под ней, а находящиеся рядом элементы грунта останутся несмещенными; такое основание можно уподобить системе несвязанных между собою пружин.

Однако опыт показывает, что грунт оседает не только под загруженной областью, под Фундаментом, но и вблизи него, т.е. обладает распределительной способностью. Вследствие этого балка, равномерно загруженная по всей длине, или плита, разномерно загруженная по всей площади, не оседают равномерно, а прогибаются.

Другим серьезным недостатком гипотезы прямой пропорциональности является зависимость "коэффициента постели" для данного грунта не только от размеров штампа, при помощи которого производится нагружение, но и от величины нагрузки.

Естественным показалось применить к этой задаче теорию упругости, и моделировать основание упругой средой, характеризуемой модулем деформации ЕГр. и коэффициентом Пуассона цгР,

Опыты проф.Терцаги С 1920-х - 1930 -х гг ) показали, что по мере увеличения капиллярного давления в грунте последний по своим механическим свойствам все больше подчиняется законам упругого тела. "Глина в твердом состоянии подчиняется теории упругости гораздо совершеннее, чем, например, бетон, к которому применяют методы, основанные на законе Гука " ( Н.М.Герсеванов, 1934) Теория упругого полупространства С упругой полуплоскости ) значительно полнее и глубже по сравнению с гипотезой Винклера учитывала реальные свойства грунтового основания, в частности, распределительную способность грунтов, давала в з -- т - — делить распределение напряжений в массиве, учет - ----- активных давлений у краев Фундамента, взаимное влияние фундаментов, расположенных на близком расстоянии друг от друга.

Однако применение теории упругости приводит во многих случаях к значительному преувеличен™ расчетных величин - прогибов и изгибающих моментов, это относится в первую очередь к конструкциям, имеющим большую опорную площадь . Особенно большие несоответствия наблюдаются для условий плоской деформации. Гипотеза упругого полупространства ( полуплоскости) наделяет среду таними высокими распределительными свойствами, которыми грунты не обладают. Грунты по своей природе являются неоднородными и анизотропными;, а распределение напряжений в грунте по данным многочисленных опытов существенно отличается от того, что дает теория упругого, однородного и изотропного полупространства. Идеальная упругая среда одинаково сопротивляется перемещениям обоих знаков. Такие свойства упругой среды не соответствуют реальным свойствам грунтов, практически не работающих на растяжение.

Эти обстоятельства, как и упрощенная трактовка некоторых экспериментальных данных, на определенном этапе породили скептическое отношение к применимости вообще теории линейно-деформируемой среды для задач теории сооружений на деформируемом основании, но распределительная способность грунта , не отражающаяся вовсе гипотезой Винклера, и все-таки более соответствующая гипотезе упругого полупространства, не может оспариваться.

Преодоление этого противоречия привело к появлению значительного количества иных механических моделей грунта,

К работам третьего направления относятся, в частности, модели упругого слоя ( С,и,Давыдов, К,Е,Егоров, О.Я.Шехтер, К, .'-.:-герр ), характеризуемого модулем деформации ЕГР,г коэффициентом Пуассона р,гр, и мощностью сжимаемой ( деформируемой ) толщи Нс = Предполагается, что с нагруженным Фундаментом взаимодействует ограниченная по высоте область грунтового массива, ниже которой находится недетормируемая область, жесткость которой может быть принята бесконечно большой. При уменьшении мощности слоя эта модель приближается к винклеровокой, а при увеличении - к модели упругого полупространства,

Именно эта модель рекомендуется действующим СНиП 2,02,01-83 "Основания зданий и сооружений", несмотря на далеко не полную изученность вопроса о назначении расчетной глубины условного сжимаемого слоя С за исключением очевидного случая близко расположенного скального подстилающего слоя .)

Фактически, один из основных параметров этой модели - появляется не заданным, а искомым, представляющим в общем случае сложную функцию от ширмы Фундамента, характера передачи нагрузки, геологических условий и других факторов, В определенной мере это противоречие снимается наличием рекомендаций СНиП 2.02,01 -83, имеющих силу закона,

Известны и другие модели деформируемого основания, как правило, являющиеся двух- или многопараметричеокими, Увеличение числа деформационных констант направлено на то, чтобы полнее и точнее отразить свойства основания и взаимодействие Фундаментных конструкций с упругим основанием,

Вигхардтом ( 1922 ) было предложено промежуточное решение, связывающее давление и осадки с помощью убывающей показательной функции: ю (г) = р*С*е~Кгг , ( 0-2 ) где 0, к и 1. - постоянные, зависящие от упругих свойств основания, г - расстояние между точкой приложения нагрузки р и точкой, претерпевающей осадку № от этой нагрузки.

По воззрениям того времени считалось, что это решение физически не обосновано никакой реальной расчетной схемой и, следовательно, противоречит методологии, обычно применяемой в строительной механике , должны быть отмечены также модели, предложенная М.М.Фило-ненко-Бородичем ( 1940, 1945 ), П,Л,Пастернаком ( 1940, 1954 ) и В.З.Власовым (1949, 1958, 1960 - совместно о Н,Н,Леонтьевым ), М,М,Филоненко-Еородич предложил т.н. "мембранную" и "самипаркую модели" , где " Бинклеровские'5 независимые пружины допол-^ няются нераотяжимой нитью с постоянной горизонтальной проекцией натяжения I , помещенной поверх пружин ( в пространственном случае нити заменяются мембранами ) .

Дифференциальное уравнение поверхности ( мембраны ) при обозначениях С 122 ] имеет вид :

Кш - 17% = - а (х;у) ( 0-3 )

П.Л.Пастернак Е 98 3 рассмотрел "сплошное упруго оседающее и упруго вращающееся основание'5, описываемое двумя независимыми коэффициентами постели: СУ ( кг/ом^ ), коэффициентом сжатия, и Со ( кг/см ), коэффициентом сдвига, учитывающим совместную работу соседних областей упругого основания:

- С±Щ + С^п = ц(х,у), ( 0-4 ) В,3,Власовым [ 24, 25 ] на основе общего вариационного меф тода ( Л.В.Канторовича ) получена техническая теория расчета конструкций на упругом основании, в котором основание рассматривается как однослойная С или многослойная) модель, описываемая двумя С или несколькими ) обобщенными упругими характеристиками.

Основное дифференциальное уравнение, характеризующее работу однослойного основания по Власову :

- К¥ + = ч(х,у), ( 0-Е ) Введя обозначение : а - у 21/К ( 0-5 ) и переходя к одномерному случаю для однородного уравнения, соответствующего ( 0-5 ) , получим уравнение :

- Кж + 2ггг! = и или - = п ; ( о-у }

0 затухающее решение которого имеет вид ; (г) = С1 » еаг , С 0-8 )

Таким образом, сравнение (0-2), (0-3), (0-4), (0-5) и ( 0-8) показывает, что речь идет об одной обобщенной модели основания -модели Вигхардта - Филоненко-Еородича - Пастернака - Власова „ Это - так называемая двухпараметричеокая модель, в которой деформационные свойства грунта определяются двумя - „есслгенса':: - один характеризует зависимость величины сжатия гг -та изменения объёма ) от нагрузки, а другой - зависимость от нагрузки сдвига в грунте (изменение формы). Расчет по гипотезе двухпараме-трического основания является промежуточным между расчетами по гипотезе Винклера и гипотезе упругого полупространства, и дает более быстрое затухание осадок поверхности грунта по мере удаления от края Фундамента, чем теория упругости ( Рис,0-1, стр. 11), Все эти модели имеют одинаковые ядра - в случае плоской задачи эти ядра есть экспоненциальные Функции, а в случае пространственной задачи - цилиндрические функции Макдональда,

С точки нынешних воззрений вообще все известные модели оснований отличаются друг от друга лишь ядром - уравнением поверхности, в которую обращается плоская граница основания при нагрузивши его вертикальной единичной силой С 67 ].

Во всех известных моделях ядро ооеоимметрично, и его уравнение не зависит от места приложения силы. Такие ядра можно назвать ооесимметричными однородными.

Таким образом, все связанное с распределением напряжений в грунте по существу не представляет прямого интереса для расчета конструкции на упругом основании, и Фактически вопрос сводится к тому, каковы перемещения поверхности от единичной сосредоточенной силы. Получать указанные поверхности можно, заменяя грунт совершенно условной расчетной моделью, Т.е. сами модели могут быть чисто условными, и и не являются по существу необходимыми ,

Полебые шптампобые испытания распреЗелшпешых-сШстб грунтоб ( Л.И.Мйнбелоб, З.С.Бартошебич, Ш-шМл ВВС ) а) мелкозернистый песок

0 ,20 ,70 |120 |170

820 мм мм и) гравелистый песок ( ц. =0,3 )

X. мм б) легкая супесь при неполном оттаивании ( /¿=0,3 )

I I -— мм г) пылебатьш суглинок ( 0,12 № ,112 ,162

0,35 )

262 г, мм

1 - экспериментальная кривая осадки поберхносши

2 - кривая по модели основания с двумя коэффициентами постели

3 - кривая по модели упругого полупространства

Рис.

Х. мм м

X, мм п. 1'. КирбнвЕЫм [ ь7 ] были предложены различные семейства ядер, каждое из которых характеризуется двумя числовыми параметрами, указанные ядра имеют простые преобразования Ганкеля , и некоторые из них в частных случаях переходят в ядра описанных моделей - моделей (0-2 ) - ( 0-8 ); модели упругого полупространства С 6, 7 3.

Достоверность расчета сооружений на упругом основании определяется не только обоснованностью принятой механической модели основания, но и надежностью определения числовых параметров, её описывающих.

Различные способы определения характеристик двухпараметри-ческой модели предлагались П.Л.Пастернаком, ЛЛ.Манвеловым и 3.С.Бартошевичем, И,А.Медниковым, 0,А,Савиновым, Г.Б.Муравским, А.М,Гельфандбейном; Н.М.Бородачевым, В.М.Коробовым, Ф.С.Кадышем.

Согласно воем этим предложениям., при ш-тамповых испытаниях, кроме обычных замеров вертикальных осадок штампа, необходимо производить точные измерения малых, быстро затухающих осадок поверхности основания за его пределами. Трудоемкость и малая надежность таких испытаний, очевидно, препятствовали внедрению в расчетную практику ДЕухпараметрической модели основания.

Принципиальным вопросом развития расчетных схем конструкций, применяющихся в строительстве, является учет нелинейных свойств как строительных материалов, так и грунтовых оснований.

Начиная с определенного уровня напряженного состояния закон Гука у всех материалов перестает соблюдаться и заменяется нелинейной зависимостью между напряжениями и деформациями.

Испытание малозаглубленных плотных песчаных основании штампами [ 34 ] выявило три стадии ( три участка графика зависимости осадок от давлений ), В первой стадии осадка штампа з практичеигид прими прииири^иийсиитс! иси'русзле ц . г5и йтирии ихсщш ЙСЗГ растание осадок начинает быстро опережать возрастание нагрузки , При достижении нагрузкой критической величины происходит потеря устойчивости основания с образованием значительных осадок.В глинистом и рыхлом песчаном основаниях, а также ео всех случаях значительно заглубленных штампов нелинейный характер зависимости не столь ярко выражен, но также имеет место.

Учет физической нелинейности диаграмм б= б(е) железобетона и металла, и нелинейности зависимости з= штамповых испытаний позволяет приблизить работу уточненных расчетных схем конструкций к реальной.

Большой вклад в развитие нелинейной теории упругости и теории пластичности внесли фундаментальные исследования и работы, посвященные решению инженерных задач, отечественных и зарубежных ученых : Н. И.Безух ова, Й.А.Биргера, А.С.Вольмира, И. й.Воровича, И,И.Гольденблата, Л,А,Галина, Г.А.Геммерлинга, Г,А,Гениева, А.А.Гвоздева, Г.Ю.Джанелидзе, Д.Д.Ивлева, А.А.Ильюшина, А.Ю.Ишлинского, Л.П,Качалова, Д.Д,Клюшникова, О.В,Лужина, А,И.Лурье, П.В.Лукаша, В.В.Новожилова, Ю.Н.Работнова, Л.И.Седова, Б.В.Соколовского, В.й.Феодосьева, Г.Генки, Д.Друккера, В.Койтера, А.На-даи, Р.Мизеса, В.Прагер, А.Прандтля, Э.Треффтца

Метод перемещений конечных элементов ( МКВ ) в сочетании о одним из методов линеаризации - обобщенным методом упругих решении, предложенным 1'.В.Васильковым I 17, 1ы, 19 3, положен в основу реализуемой в исследовании методики расчета и проектирования фундаментных конструкций на деформируемом основании,

ЖЭ на данном этапе является безусловно лидирующим численным методом анализа конструкций , и все широко распространенные комплексные программы расчета и проектирования упругих сисЗем т.п.) реализуют в про-перемещений конечных dJit?Mtin'I'UJ3 .

Развитию ЖЭ посвящены работы Н.П.Абовского, А.В.Александрова, Г.fcs.Василькова, А.С.Городецкого., б.П.Кандидова, В.С.Корне-ева, О.В.Лужина, Б.Я.Лащеникова, А.М.Масленникова, Л.К.Нареца, Б.Е.Победри, В.А.Постнова, А.Р.Ржаницына, Л.А.Розина, A.C.Сахарова, С.Б.Ухова, А.П.Филина, Н.Н.Шапошникова, Д.Аргириса, К.Бате, Р.Галлагера, О.Зенкевича, Р.Клафа, Д.Кханна, Р.Ливсли, Р.Мелоша, К.Моргана, Дж.Одена, Т.Пиана, Г.Стренга, Л.Сегерлинда, М.Тернера, А.лренникова .

Преимущества ЖЭ , в первую очередь двойственность Е 108, 109, 121 3, заключающаяся в его разностно-вариационно генезисе, наглядность, простота формирования и лучшая обусловленность систем разрешающих линейных уравнений (по сравнению с методом сил) обусловили его лидерство.

Приложению ЖЭ к расчету конструкций на упругом основании посвящены работы Л.А.Розина, А.В.Александрова, Б.Я.Лащеникова, Н.Н.Шапошникова и Б.П.Державина; Н.Н.Леонтьева, В.В.Бабанова, С.Б.Ухова, Б.З.Амусина и А.Б.Фадеева; Д.Н.Еирули, Л.А,Гордона и Л.Б.Гримзе; Г.В.Василькова и Г.А.Рапопорта; Ж.С.Ержанова и Т.Д. Каримбаева; В.Д.Илларионова, В.Д.Ревы, Л.Б.Сапожникова, С.Б.Ухова, Е.А.Эрез, В.И.Сливкера и К.П.Елсуковой; А.С.Городецкого и в.с.Здоренко; Чанга и Зенкевича; Хадоона и Стельцера; Демса и Липинского и Др.

При зтом в большинстве работ рассматривались модели упругой полуплоскости !, полупространства ) и винклеровокая модель. тпжт-'и * ir/т а да т-гт/тт лппппд мг/пгпп жтг jmrn, mir и/в.) иигшги, ипгиги, мш\ги-шс., п цессорной части именно процедуру метода ттт?тгт т/гпптгггттп лт/ггт. п.-,,,^,^.,,,,,,,, т.-. „ „ ^ „ „,„, . це*шэ уюилсдиоллут: иинидшми целииш дсшнии рсаиитм н.влнлли.о;

- разработка алгоритма конечнозлементного решения задачи о взаимодействии фундаментных плит из физически нелинейного материала с упругопластичеоким двухпараметрическим основанием ;

- разработка методики определения расчетных характеристик двухпараметрической модели основания :

- развитие уточненных квазидвумерных схем основания применительно к модели сжимаемого слоя ;

- исследование результатов расчетов плит, взаимодействующих с деформируемым основанием, выполненных по различным методикам;

- разработка пакета прикладных программ ( ППП ), автоматизирующего весь процесс расчета и проектирования фундаментных плит вплоть до выдачи комплекта рабочей документации .

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ: Уточнение расчетных схем инженерных конструкции, лежащих на упругом основании, учет совместной работы фундаментов и наземной части сооружений, разработка алгоритмов и программ, автоматизирующих процесс строительного проектирования, максимально приближают результаты расчетов к действительной работе зданий и сооружений, повышают их надежность , долговечность, экономичность,

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ: В исследовании использован обобщенный метод переменных параметров упругости в сочетании с методом конечных элементов. Обработка результатов численных " штамповых испытаний " производилась методом наименьших квадратов,

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ: Получены и исследованы уточненные квазидвумерные схемы для решения задачи об упругом слое, Разработана методика приближенного определения переменных характеристик двухпараметрической модели основания. Для упругопласти-ческого основания реализованы конечные элементы, включая !'бесконечные элементы", моделирующие осадочную лунку.

Разработан алгоритм статического расчета фундаментных плит с учетом нелинейности работы материалов плиты и основания.

Алгоритм реализован в ППП ВДШ-КИ, имеющем развитый интерфейс. Получено решение практически важных задач. Продемонстрирована возможность учета конструктивной нелинейности (односторонняя работа) основания.Приводится пример расчета плиты жилого 9-зтажного дома, иллюстрирующий точность разработанных методик.

ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положении и полученных численных результатов подтверждается применением фундаментальных принципов и методов строительной механики и проверена на контрольны/! примерах, решенных другими методами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ диссертационной работы. Разработанный программный комплекс ШШ-К1Т, автоматизирующий все основные этапы расчета и проектирования фундаментных плит, включен в Федеральный фонд алгоритмов и программ РФ. Программный комплекс внедрен в учебный процесс по кафедре "Строительная механика РГСЫ.

Основные положения диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры Строительной механики РГ£Э (1996,1997) и кафедры САПР объектов строительства и фундаментостроения НГТУ ( 1996, 1997 ), на У1-ой Национальной школе-семинаре по фунда-ментостроению и охране геологической среды (Российский Национальный комитет по механике грунтов и фундаментостроению, РГУ, НИИМ и ПМ , 1996), на объединенном семинаре кафедр прочностного цикла РГСУ ( 1997 г.)

По теме диссертации опубликованы 6 работ.

Основной текст диссертационной работы состоит из введения, пяти глав и заключения.

Заключение диссертации по теме «Строительная механика», Шпитюк, Елена Николаевна

s,6. Выводы по V главе.

1. Разработан и внедрен программный комплекс RUN0-KIT для ПЭВМ PC/AT, использующий все возможности, предоставляемые этим типом ЭВМ. Интерфейсная часть позволяет вводить минимум исходной информации в диалоговом режиме. На основе графической системы AUTOCAD разработан модуль выдачи проектной документации. Программный комплекс включен в Федеральный фонд алгоритмов и программ России.

2. Приведен пример расчета реального сооружения, выполненный по 2 расчетным схемам :

- по пространственной, число неизвестных - 9796, ширина ленты системы - 1596, к-во операций по решению такой системы = 24 952 528 ООО. Это решение по МКЗ принято за "эталон";

- по квазидвумерной расчетной схеме., число неизвестных - 319, ширина ленты - 35, к-во операций =390775

По второй схеме расчет производился по различным моделям:

- по винклеровской модели [107],

- по модели переменного коззффициента жесткости основания и.Н.Клепикова,

- по модели П.Л.Пастернака,

- по модели Власова-Леонтьева с параметрами, определенными по предлагаемой методике.

Результаты последнего расчета ближе всего к "эталонным",

3. Приведены некоторые практические рекомендации по расчету плит, взаимодействующих о деформируемым основанием, методом конечных элементов, в линейной и нелинейной постановках. Рекомендации основаниы на результатах многочисленных расчетов объектов энергетического строительства в Отделе автоматизированного проектирования Ростовского Теплозлектропроекта,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Приводится обзор литературы по расчету конструкций, взаимодействующих о упругим основанием. Обосновывается выбор модели основания в виде упругого сжимаемого слоя, позволяющей получать решения по экономичным квазидвумерным схемам. Простейшей из них является двухпараметрическая модель основания П.Л.Пастернака - М.И.Филоненко-Бородича - Власова-Леонтьева. Показано, что модели П.Л.Пастернака и Власова-Леонтьева, описываемые одиноковыми дифференциальными уравнениями, дают различные результаты, поэтому их необходимо различать, Получено выражение для оптимального ( по энергии ) закона распределения вертикальных перемещений по высоте слоя. Показано, что все ранее рассматриваемые априорно выражения для этой функции являются решением одного дифференциального уравнения.

2. Рассматривается метод моделирования, как метод научного познания. Основная модель в строительной механике - расчетная схема сооружения. Рассматривается связь расчетных схем с состоянием вычислительных возможностей, предоставляемых исследователю и расчетчику.

3. Рассматривается учет нелинейности диаграмм работы материалов плиты и основания производится методом обобщенных упругих решений, Показана вычислительная эффективность этого метода в сравнении о известными методами Биргера и Ильюшина.

4. Разработана методика определения физических характеристик двухпараметрической модели основания. Методика основана на численном методе, который можно определить как проведение вычислительного эксперимента. В результате обработки методом наименьших квадратов результатов более 750 " численных штам-повых испытаний разработан алгоритм AUT0-KIT, который реализован в виде полуавтономного модуля, который включен в алгоритм ПТШ RUN0-KIT,

5. Разработаны уточненные квазидвумерные схемы для решения задачи об упругом сжимаемом слое. Эти схемы позволяют получить достоверную картину напряженно - деформированного состояния основания без увеличения числа степеней свободы расчетных схем.

6. Разработан и внедрен программный комплекс RUN0-KIT для ПЭВМ PC/AT, использующий все возможности, предоставляемые этим типом ЭВМ. Интерфейсная часть позволяет вводить минимум исходной информации е диалоговом режиме. На основе графической системы AUTOCAD разработан модуль выдачи проектной документации, Программный комплекс включен в Федеральный фонд алгоритмов и программ России,

7. Сравнение результатов "численных штамповых испытаний" с имеющимися в литературе опытными данными, дает удовлетворительное совпадение в смысле распределительной способности основания.

8. Приведен пример расчета реального сооружения, выполненный"по 2 расчетным схемам :

- по пространственной, число неизвестных - 9796, ширина ленты системы - 1596, к-во операций по решению такой системы = 24 952 528 ООО. Это решение по МКЭ принято за "эталон";

- по квазидвумерной расчетной схеме, число неизвестных - 319, ширина ленты - 35, к-во операций - 390775

По второй схеме расчет производился по различным моделям:

- по винклеровокой модели,

- по модели переменного коэффициента жесткости основания С,Н.Клепикова.

- по "Рекомендациям" ШШООП С 111 3.

- по модели П.Л.Пастернака.

- по модели Власова-Леонтьева с параметрами, определенными по предлагаемой методике.

Именно эти расчеты ближе всего к "эталонным".

141

141

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шпитюк, Елена Николаевна, 1997 год

1. АЛЕКСАНДРОВ A.B. ЛАЩЕНИКОВ Б.Я. ШАПОШНИКОВ Н. H. ДЕРЖАВИН Б.П.

2. Применение метода перемещений для рас чета плит на упругом основании, "Строительная механика", сб.трудов ШИТ, вып.371, М, 1971, С. 66-93

3. АЛЕКСАНДРОВ В.М. ШАЦКИХ Л. С,

4. Универсальная программа расчета изгиба балочных плит на линейно-деформируемом основании.

5. Труды ¥11 Всесоюзной конференции по теории пластин и оболочек. М. "Наука", 1970, С. 46-51

6. АБРАМОВ В.В. КИЧАЕВ Ю.П. КЛЮЧНИКОВ Е.А. ЧЕБОТАРЕВ В.А.

7. Упругоплаотический изгиб прямоугольной пластины на нелинейно-упругом основании. В об. "Сопротивление материалов и и теория сооружений", вып,ХХХ¥ Киев 1979, С, 56-604, БОЧАРОВ В,А, МАРКИН В,И.основы логики.

8. М. Космополио, 1994, 26.6 с,5. БАБАЯН В,Р. РАПОПОРТ Г.А,

9. Расчет тонких изгибаемых пластин за пределом упругости МКЗ. В сб."Исследования по расчету пластин и оболочек" Р-н-Д: 1982, С. 108-1146. БАРВАШОВ В.А.

10. Комбинированные модели грунтового основания.

11. Основания, фундаменты и механика грунтов, N 1/1976, С, 34-361. БАРВАШОВ В,А.

12. К расчету осадок грунтовых оснований, представленных различными моделями. Основания, фундаменты и механика грунтов, N 4/1977, С. 25-278. БАРКАН Д.Д.

13. Динамика оснований и фундаментов. Стройвоенмориадат, М. 1948, 408 с.9. БАРТОШЕВИЧ Э.С.1. ЦЕЙТЛИН А.Н.

14. О расчете конструкций, лежащих на упругом основании.

15. Строительная механика и расчет сооружений,4/1965, С. 24-2810. ЕЕЗУХОВ Н.Н.основы теории упругости, пластичности, ползучести. -М. Высшая школа, 1968, 512 с.11. БИРГЕР И.А.

16. Общие алгоритмы решения задач теории упругости, пластичности и ползучести. В сб. "Успехи механики деформируемых сред" М.: Наука, 1975, С. 51-73.12, ЕЛЕХМАН И.И, МЫПКИС А. Д. ПАНОВКО Я,Г,

17. Прикладная математика: предмет, логика, особенности подходов. К. "Наумова думка", 1976, 268 с.13. ЕЕЛОЦЕРКОВСКИЙ и.М.

18. Численное моделирование в механике сплошных сред,1. ФШ, М. 1994, 362 с,14. БОЧАРОВ В.А, МАРКИН В.И.1. Основы логики.

19. Программа:Обновление гуманитарного образовг ния в России.

20. М.Космополис, 1994, 271 с.

21. ВАСИЛЬКОВ Г.В. РАПОПОРТ Г.А.