Учебное пособие 800208
.pdfНа правах рукописи
ТЬЮ ТХИ ХОАНГ АНЬ
ПРАКТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА СИСТЕМЫ
«ОДНОЭТАЖНЫЕ СТАЛЬНЫЕ РАМЫ - БУРОНАБИВНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ» С УЧЕТОМ ЖЕСТКОСТИ ИХ СОЕДИНЕНИЙ
Специальность: 05.23.01 - Cтроительные конструкции, здания и сооружения
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Воронеж - 2016
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении |
высшего образования «Тамбовский |
государственный технический университет» |
|
Научный руководитель |
доктор технических наук, профессор |
|
Леденев Виктор Васильевич |
Официальные оппоненты: |
Клюева Наталия Витальевна |
|
доктор технических наук, профессор, |
|
член-корреспондент РААСН |
|
Жидков Константин Евгеньевич |
|
кандидат технических наук, доцент |
Ведущая организация : |
ФГБОУ ВО «Волгоградский государ- |
|
ственный архитектурно-строительный |
|
университете» г. Волгоград |
Защита состоится « » 2016 г. в на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ауд. 3220.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, а также на сайте: http://edu.vgasu.vrn.ru/SiteDirectory/DisSov/D212.033.01/
Автореферат разослан « |
» |
2016 г. |
Ученый секретарь |
|
диссертационного совета |
Власов Виктор Васильевич |
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Расчет системы «основание-фундамент- узел сопряжения фундамента со стойкой рамы-рама» (далее- «системы») включает собой расчет фундаментов, рам с учетом жесткости всех их элементов и соединений, учет взаимодействия основания и фундаментов.
Грунтовые основания являются сложной реологической средой, механические свойства которой, могут изменяться в широких пределах. Известные модели оснований несовершенны, а расчеты с их использованием значительно отличаются.
На фундаменты часто действует плоская система сил, под действием которой они перемещаются по сложным схемам, несущая способность фундаментов по грунту основания и материалу зависит от многих влияющих параметров.
Дополнительные силы Q в податливых соединениях стальных рам приводят к значительному увеличению нагрузки на болт по сравнению с относительно жесткими соединениями. Эти силы должны быть учтены при расчете болтовых соединений стального ригеля со стойкой и стойки со фундаментам.
Существующие методы расчета требуют кардинального усовершенствования на основе экспериментальных данных.
Актуальность темы диссертации обусловлена практической значимостью указанных выше научно-технических задач, современными возможностями совершенствования качества инженерных расчетов путем использования решений строгой теории.
Степень разработанности темы исследования. Теоретическими и практическими основами работы стали исследования отечественных, Европейских и Американских ученых, посвященные расчету цилиндрических заглубленных фундаментов, элементов однопролетных одноэтажных легких рам производственных конструкций и их взаимодействию.
Цель диссертационной работы- разработать практический метод расчета одноэтажной однопролетной стальной рамы на буронабивных фундаментах при действии плоской системы сил с учетом деформации фундаментов и податливости соединений.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
-проанализировать известные экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния системы «стальная рама-фундамент-деформируемое основание»;
-установить закономерности распределения контактных напряжений по боковой поверхности и подошве буронабивных фундаментов и расположения мгновенных центров вращения;
4
-разработать методы расчета несущей способности конструкций буронабивных фундаментов и их перемещений при действии плоской системы сил;
-разработать метод расчета болтового соединения буронабивного фундамента со стойкой стальной рамы с учетом гибкости элементов;
-разработать методику расчета системы: грунтовое основаниесоединительный узел-стальная одноэтажная однопролетная рама из легких элементов.
Научную новизну работы составляют:
1.Функциональные зависимости координат мгновенных центров вращения фундаментов и контактных напряжений от относительных величин заглубленний и эксцентриситетов, нагрузок и углов наклона их к вертикали.
2.Метод расчета несущей способности конструкции фундаментов, основанный на экспериментально определенных и математически обработанных данных с определением коэффициентов и функции влияния.
3.Решения задач о перемещениях заглубленных фундаментов в линейнодеформируемой среде с использованием МКЭ и программы “Plaxis 8x”, позволяющие определить компоненты перемещений и координат мгновенных осей вращения.
4.Результаты численных исследований НДС основания подземных конструкций при действии плоской системы сил с определением картин деформирования основания, построением характерных поверхностей и их следов.
5.Метод расчета болтового соединения фундамента со стойкой стальной рамы, учитывающий гибкости элементов и модели зарубежных ученых.
6.Метод расчета системы «грунтовое основание-фундаменты- соединительный узел-стальная одноэтажная рама из легких элементов», позволяющий более обоснованно получить оптимальное решение с обеспечением требуемой надежности.
7.Рекомендации по повышению эффективности проектных решений.
Теоретическая и практическая значимость и реализация результатов
исследования. Установленные многочисленные функциональные зависимости относительных координат мгновенных осей вращения, закономерности распределения и изменения нормальных и касательных контактных напряжений позволяют уточнить существующие методы расчета несущей способности и перемещений фундаментов и системы в целом, оценить взаимное влияние близко расположенных подземных конструкций.
Разработанная методика расчета системы «грунтовое основание- фундаменты-соединительный узел-стальная одноэтажная рама из легких элементов» может быть использована при расчете и проектировании стальных рамных конструкций. Основные положения диссертационной работы включены в учебную программу подготовки бакалавров и магистрантов по дисциплинам «Обследование и испытание сооруженний», «Теория сооруженний», «Железобетонные и каменные конструкции».
5
Методика расчета системы внедрена в практику проектирования во Вьетнаме.
Методология и методы исследования. Методологической основой исследования послужили ранее полученные результаты полевых и лабораторных экспериментов с моделями фундаментов, оснащенных протарированными устройствами измерения нормальных и касательных напряжений, данные многолетных лабораторных опытов с моделью одноэтажной однопролетной стальной рамы с квадратными заглубленными фундаментами на песчаном основании. Деформации и напряжения в элементах рамы изменялись тензометрами и тензорезисторами. В экспериментах использованы метрологически аттестованные приборы, основаные положения теории планирования и моделирования.
Проведена статистическая обработка раше полученных экспериментальных данных с определением функций влияния. Численные исследования выполнены с применением хорошо опробированных методов И.А. Симвулиди, программного комплекса “Plaxis 8x”.
В основу методики расчета соединения фундамента со стойкой рамы положены разработки отечественных и зарубежных ученых, основные положения EUROCODE 3 и ASIC. Использованы общепринятые модели, приципы и гипотезы строительной механики, механики деформируемых твердых сред, теории пластичности.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Закономерности распределения нормальных и касательных контактных напряжений, координат мгновенных центров вращения фундаментных конструкций, полученные по результатам математической обработки опытных данных, в том числе, с крупномасштабной тензомоделью.
2.Картины деформирования основания рамы, полученные МКЭ по данным численных исследований с использованием программы “ Plaxis 8x”;
3.Новые методы расчета фундаментных конструкций по двум группам предельных состояний, в том числе, с помощью эмпирических функций влияния.
4.Методика расчета системы «основание-фундамент-узел соединениястальная рама».
5.Предложения по регулированию усилий и перемещений в элементах системы.
Степень достоверности и апробация работы.
Степень достоверности исследования обеспечивается:
- использованием современного метрологически аттестованного контрольноизмерительного оборудования;
- применением современных программных комплексов; - использованием фундаментальных теорий, принципов, хорошо
обоснованных гипотез и допущений; - сравнением расчетных и опытных данных с результатами других
ученых;
6
- постановкой численных эксперементов и статической обработкой расчетных и опытных данных.
Основные положения диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений» (Пенза, 2008 г); первой и второй международной научнопрактической конференции посвященной 35-летию института АРХСИТ ТГТУ «Устойчивое развитие региона: архитектура, строительство, транспорт» (Тамбов, 2014, 2015 г); научно-технической конференции «Строительные конструкции и материалы. Современные проблемы, исследования», подсекция «Основания, фундаменты и механика грунтов», посвященной 105-летию со дня рождения проф. Шеляпина Р.С. (Воронеж, 2014 г); ежегодных научнотехнических конференциях ТГТУ (2013... 2016).
Публикации. Основные результаты исследования и содержание диссертационной работы изложены в одной монографии и 7 статьях, опубликованных в сборниках научных работ, 4 из которых опубликованы в издании, входящем в перечень, определенный ВАК РФ.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, шести разделов, списка использованных источников из 252 наименований, 2 приложений; содержит 187 страниц, из которых 160 страниц машинописного текста, в том числе, 99 рисунков, 33 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснуется актуальность выбранной темы диссертационной работы и дана ее общая характеристика.
Первая глава посвящена анализу современного состояния изучаемых в диссертации проблем и обоснованию поставленных задач.
Конструкции и основания заглубленных фундаментов исследовали: С.М. Алейников, В.Г. Березанцев, Г.Г. Болдырев, Н.В. Бойко, В.И. Быков, В.С. Глухов, Г.И. Глушков; В.Н. Голубков; М.И. Горбунов-Посадов, П.Д. Евдокимов, С.В. Иконин, А.С. Кананян, П.Н. Кашкаров, Г.К. Клейн, А.П. Кудзис, Н.В. Лалетин, Ле Ат Хой, В.В. Леденев, М.В. Малышев, Ю.Н. Мурзенко,В.С. Плевков, И.Ф. Разоренов, И.Т. Сергеев, Н.К. Снитко, А.Н. Снитко, А.С. Снарский, Е.А. Сорочан, Л.Н. Теренецский, А.Н. Тетиор, А.В.
Филатов, О.Я. Шехтер, А.Г. Юрьев, W. Eastwood, Y. Lebeque, G. Mayerhof, H. Muhs, H. Kahl, S. Pzakash, A.S. Vesic и др.
Механизм взаимодействия рамных конструкций с грунтовым основанием изучали: Е.И. Беленя, Л. В. Клепиков, С.А. Варечкин, А.А. Гвоздев, И.Д. Грудев, О.В. Евдокимцев, Ю.И. Колмогоров, А.Ф. Котлов. И.Н. Кузнецов, В.В. Леденев, Ф.Ф. Поселький, Г.А. Шапиро, J.H.A. Struik, F. Wald и др.
Напряженно - деформированное состояние стальных рам исследовали: Е.И. Беленя, Г.И. Белый, С.А. Варечкин, И.Д. Грудев, О.В. Евдокимцев, К.Е.
7
Жидков, В.В. Зверев, А.И. Кикин, Н.В. Клюева, А.Ф. Котлов, В.В. Леденев, Ф.Ф. Посельский, А.С. Семенов, Н.С. Стрелецкий, В.И. Трофимов, Г.А. Шапиро, W.P. Chen, J. Atsutu, W. Schweccи др. Расчет стальных рам с учетом податливости соединений приведен в работах Е.И. Белени, Л. В. Клепикова, Ю. И. Колмогорова и др.
Рассмотрены решения Н.М. Герсеванова, Б.Н. Жемочкина, С.В. Иконина, В.В. Леденева, И.А. Симвулиди и др. Отмечены отдельные недостатки широко используемых моделей оснований.
Во второй главе приведен метод расчета несущей способности буронабивных фундаментов, как железобетонных конструкций с кольцевым армированием. Проведена математическая обработка опытных данных В.В. Леденева, полученных в опытах с крупномасштабной тензомоделью d = 40 см; h = 150 см и с моделью d = 46,5 см, оснащенной под подошвой грунтовыми динамометрами конструкции Г.Е. Лазебника. Кроме того, обобщены результаты полевых и лабораторных опытов с определением координат мгновенных центров вращения xc = u/i, zc = s/i и их относительные величины ̅ = xc/R; ̅ = zc/h. Здесь s, u, i - осадка центра поперечного сечения фундамента в уровне поверхности, горизонтальное перемещение и крен.
Получены многочисленные функции влияния величины нагрузки F, относительного заглубления λ = h/d и эксцентриситета силы е0 = e/R, угла наклона силы к вертикали δ.
Построены функции влияния для нормальных контактных напряжений вдоль боковой поверхности фундамента σz(h), по ширине подошвы σx(z), касательных напряжений по высоте фундамента τzy. Нормальные контактные напряжения определены с учетом и без учета трения по боковой поверхности.
В случае, когда трение по боковой поверхности не учитывается (f~0), проверка условия ∫∫τzydA = 0 приближенная. Для вычислении τп в большинстве случаев принимаем k = 1, тогда
|
|
|
Psin |
П |
|
||
|
|
|
[2,87a / 6 0,03]R2
;
(1)
|
|
|
Pcos |
4e |
0 |
x |
|||
|
(x) = |
|
|
1+ |
|
|
|||
Z |
R |
2 |
R |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
;
(2)
σx(z) = [az2 – (0,62a + 0,98)z - 0,98a + 0,43], |
(3) |
где a = - 1,06 P0,723 e00,71. |
|
В случае, когда трение по боковой поверхности τz = σx(z) f и принят
линейный закон распределения нормальных напряжений по подошве σz(x) |
||||||||
σx(z) = [az2 – (0,62a + 0,98)z - 0,98a + 0,43]; |
|
|||||||
|
|
(x) |
(f Pcos - Psin ) |
|
x ; |
(4) |
||
|
|
1 + 4е |
|
|
|
|
||
|
(f 2 1) R2 |
|
|
|||||
|
z |
|
|
0 R |
|
|||
τzy = f[az2 – (0,62a + 0,98)z - 0,98a + 0,43], |
(5) |
8
|
(f Psin - P cos ) |
|
|
|
|
h |
3 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||||||||
г де a |
|
|
|
|
0,49h |
0,43h |
|
|
|
|
- 0,31h |
- 0,98h |
|
; |
||
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
( f |
1)B |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
= f |
z |
(x) = f |
|
|
|
(f Pcos - Psin ) |
|
x |
|||||
|
2 |
1) R |
2 |
1+ 4е |
0 |
|
|
(f |
|
R |
|||||
|
|
|
.
(6)
Так, при e0 = 0 ; d = 40 см; = 3; е0 = 0,75:
А) Если трение по боковой поверхности не учитывается, то
σz (x) = P/ R 2 постоянно по всей поверхности подошвы;
σx (z) = - 1,06P0,723z2 – (0,98 – 0,6572P0,723)z + 0,0954P0,723 + 0,43.
Б) Когда трение по боковой поверхности учитывается, то
σz (x) = f P/(f2 - 1)πR2 ; σx (z) = az2 – ( 0,62a+ 0,98 ) z - 0,98a + 0,43;
|
[ |
|
- P |
|
0,49h 2 |
0,43h] |
|
||||
г де a |
|
|
( f 2 |
1)B |
|
|
|
|
. |
||
|
|
h 3 |
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
- 0,31h |
|
- 0,98h |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнение значений координат мгновенной оси вращения по расчету и экспериментам приведено в табл. 1.
Таблица 1 Сравнение экспериментальных и теоретических относительных величин
ординат мгновенных центров вращения
P, кН |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
̅c exp |
0,7 |
0,75 |
0,76 |
0,74 |
0,73 |
0,7 |
0,7 |
zc teop |
0,7 |
0,74 |
0,74 |
0,74 |
0,74 |
0,7 |
0,74 |
Погрешность, % |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
0,14 |
1,5 |
0,83 |
5,5 |
Сравним теоретические и экспериментальные величины касательных напряжений приведены в табл. 2.
Таблица 2 Теоретические и экспериментальные значения касательных напряжений τzy
P, |
|
Касательные напряжения τz y( 10 -2 МПа) при ̅ |
||||||
τzyteop |
τzyex |
τzy teop (plaxis) |
||||||
кН |
||||||||
0…0,25 |
|
0,25…0,5 |
0…0,25 |
0,25…0,5 |
0…0,25 |
0,25…0,5 |
||
|
|
|||||||
9,60 |
0,416 |
|
0,456 |
0…0,40 |
0… 0,40 |
0…0,44 |
0,42..0,48 |
|
19,2 |
0,687 |
|
0,753 |
0…0,60 |
0… 0,80 |
0…0,31 |
0,28…0,57 |
Погрешности для P(кН): 9,6-3,8 %; 19,2-5,8 % незначительны. В расчетах можно использовать формулу:
τzy = f [az2 – (0,62a + 0,98)z - 0,98a + 0,43]. (*)
Предложена методика расчета несущей способности буронабивных фундаментов при произвольном приложении наклонной силы. Эта нагрузка может быть разложена на простые случаи действия плоской системы сил.
Так вместо P1 примем P, P' и М (рис. 1):
P P ,e ; P' 2Psin sin / 2 ; M P' e cos / 2 2P sin sin / 2 e cos / 2 .
1
Сила P’ проходит через 0 и находится в плоскости ХОУ, δ = 900, е = 0.
9
В уравнении для τα напряжений от момента М:
добавляются величины боковых касательных
M / xRh R 2P sin sin / 2 e cos / 2 / hnR |
2 |
. |
|
Нормальные и касательные напряжения получены равными :
где
|
|
|
|
a z |
2 |
a z a cos |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
a |
|
|
z |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1,5 ; |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
a |
2 |
0,62a |
|
0,98 z 0,98a |
|
0,43 cos |
3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a z |
2 |
0,62a |
0,98 z 0,98a |
|
0,43 sin cos |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
z |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
||||||||
|
|
a |
|
2 |
0,62a |
|
0,98 z 0,98a |
|
0,43 sin 1,5 cos |
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2P sin sin |
/ 2 e cos / 2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h R |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
f a z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,43 cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
0,62a |
|
|
0,98 z |
0,98a |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f |
a |
|
z |
2 |
|
|
0,62a |
|
0,98 z 0,98a |
|
|
0,43 cos |
2 |
1,5 ; |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
z |
|
|
|
P f cos sin |
1 4e0 cos |
|
|
2P sin sin / 2 ; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f 2 |
1 R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f |
2 1 R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f |
P f |
cos sin |
1 4e |
|
cos |
|
2P sin sin / 2 |
, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
1 R |
|
|
|
|
|
f |
|
1 R |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
0 |
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4P sin sin |
|
/ 2 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,49h h 0,88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,49h h |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
0,33h h |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2,97 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
0,33h h |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0,94h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,94h 2,97 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) |
|
(7)
(8)
|
(9) |
|
|
(10) |
|
|
(11) |
|
|
|
|
0,88 |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||
|
|
г)
Рис. 1- Эпюры напряжений а) - общий вид фундамента; б) - продольный разрез
в) - эпюра нормальных напряжений по контуру поперечного сечения для силы P1; г) - плоскости действия сил
10
Картины деформирования и разрушения песчаного основания при различных схемах действий силы приведены в диссертации.
Третья глава диссертации посвящена разработке методики расчета перемещений и несущей способности буронабивных фундаментов при действии плоской системы сил. В том числе, представлены способы определения осадок и перемещений фундаментов с применением теории местных упругих деформаций, использованием подхода И.А. Симвулиди, с помощью известной зарубежной мощной графико-компьютерной программы “plaxis 8.x”. Для конкретных случаев приведены примеры и результаты сравнения опытных и расчетных величин.
При известной эпюре контактных напряжений и соответствующих коэффициентах постели можно приближенно определить осадки и перемещения фундамента по гипотезе Фусса-Винклера:
sx = σz/ ks; ui = σx(z)/ ki.
В численном эксперименте при ω = 0,05; ρ = 1,6 г/см3; R = 1,01 МПа; С=
|
0 |
|
4 |
|
|
|
|
0,003 МПа; φ = 28 |
|
; Ec = 20.10 |
|
МПа; E0 |
= 33 МПа; d = 0,4 м; hf |
= 0,3 м; hf |
= |
1,5 м (рис. 2) получены kz (кН/м3) при z (м): 0- 6253; 0,5- 12199; 1- 1815; 1,5- 24090.
Определение горизонтального перемещения фундамента с использованием функциональных прерывателей Н.М. Герсеванова и подхода И.А. Симвулиди. Рассмотрен частный случай: фундамент постояного сечения заглублен в однородной слой грунта. По введенным формулам определим
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
предложенные И.А. Симвулиди Hij, |
|
|
( A) |
|
,a1(A), |
|
b1(A), |
C1(A), b2(A), |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
параметры, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C2(A), Кi(A), Hi(A), |
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
|
( A) |
, d1P(А), d2P(А). Затем определим неизвестные силы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
aP |
|
|
, |
|
aM |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и изгибающие моменты в сечения А1, А2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
= K |
( A) |
d |
|
( A) |
K |
( A) |
d |
( A) |
; M |
|
|
= K |
( A) |
d |
( A) |
K |
( A) |
d |
( A) |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
A1 |
1 |
|
|
1P |
|
|
2 |
|
|
2P |
|
A2 |
3 |
|
|
2P |
4 |
|
|
|
1P |
|
|
|
|
|
|
|
|
(12) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Y |
|
|
|
= K |
( A) |
d |
( A) |
K |
( A) |
d |
( A) |
;Y |
|
= K7 |
( A) |
d |
( A) |
K |
|
( A) |
d |
|
( A) |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
2P |
6 |
|
1P |
|
|
5 |
|
|
2P |
8 |
|
|
|
1P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
A1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
По величинам MА1, MA2, YА1и YA2можно определить горизонтальное |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
перемещение δА в точке A: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
y |
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( A1) |
|
|
|
|
( A1) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A2 A3 |
|
|
( A2) |
M |
|
( A2) |
L |
|
|
Y |
|
|
|
|
|
A1A2 |
|
|
|
2 A2 |
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
|
2 A1 |
|
|
A1 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
A |
|
|
A2 A3iA1A2 |
|
|
|
|
|
|
2 A2 |
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
3 A2 |
|
|
A2 A3 |
A2 |
|
|
A1A2iA1A2 |
L |
|
|
|
|
|
( y |
( A1) |
|
|
|
|
y |
( A1) |
|
) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1A2 |
3 A2 |
Y |
|
|
3 A1 |
Y |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
|
|
A1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
LAA1 |
|
|
|
|
M |
|
|
|
y |
|
|
|
M |
|
L |
|
|
|
( y |
|
Y |
|
y |
|
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
( A) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
2 A1 |
|
|
|
A1 |
|
|
|
|
2 A |
|
|
A |
|
|
|
|
AA1 |
|
|
|
3 A1 |
A1 |
|
|
|
3 A |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
AA1 AA1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M A |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
где |
|
|
y 2i |
|
, |
|
|
|
y3i |
|
|
|
|
- |
|
прогиб |
|
в |
сечение |
|
|
Ai |
от |
|
|
i |
|
|
1при |
|
|
|
1 ; от |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E bL |
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
bL |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
P |
|
1при |
VA |
|
|
|
|
1. Здесь Mi, Yi- неизвестные усилия. |
|
Конечным этапом |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
E bL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E bL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расчета является построение эпюр P, Q, M, y.