Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений

Дыба, Владимир Петрович

Основания и фундаменты, подземные сооружения

автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений

доктора технических наук: Дыба, Владимир Петрович
город: Новочеркасск
год: 1998
специальность ВАК РФ: 05.23.02
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений»

Автореферат диссертации по теме "Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений"

На правах рукописи

РГБ ОД

2 (I НПЯ ?ппп

ДЫБЛ Владимир Петрович

Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений

Специальность 05.23.02 -Основания и фундаменты

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических на,;к

Москва 2000

Работа выполнена в Южно- Российском государственном техническом

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Б.И. Дидух; доктор технических наук, профессор М.В. Малышев; доктор технических наук, профессор В.И. Шейнин;

Ведущая организация - АО «СевкавНИПИагропром».

Защита состоится икг^л 2000 г. в ~ часов на зассдани

диссертационного совета Д 033.06.01 в НИИ оснований и подземны сооружений имени Н.М. Герсеванова.

Адрес: 109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., д.6. С диссертацией можно ознакомится в Совете института. Автореферат разослан_2000 г.

Учений сйкпйтяги,

. --------^—г —1

диссертационного совета

университете (НПИ).

\гг , о Нзз -огя.он ,о

кандидат технических наук

/И.В. Колыбин/

Общая характеристика работы

Актуальность. Компьютеризация привела в последние десятилетия к доминированию в теоретических научно-исследовательских работах по механике грунтов и фундаменте ведению численных методов, в частности метода конечных элементов и метода граничных элементов. При этом роль исследователя сводится к построению определяющих уравнений и указанию простых и не очень простых экспериментов, из которых должны определятся постоянные и функции, в ходящие в определяющие уравнения. Вопросы существования, единственности и корректности поставленных задач не рассматриваются.

, На этом пути использования численных методов появляются трудности, еще серьезно не обсуждавшиеся, но уже очевидным образом тормозящие внедрение достижений современной механики грунтов в широкую практику проектирования. Эти трудности связаны с оценкой всевозможных погрешностей, модельных и вычислительных, а также с существенной и неустранимой неопределенностью исходных данных.

Видные специалисты подчеркивают необходимость оценки эффективности алгоритмов и программ на тестовых, модельных задачах, сопоставления полученных результатов с экспериментальными данными и известными решениями аналогичных задач других авторов. Поэтому термин "численное решение задачи" заменяют менее обязывающим -"численный эксперимент". Следовательно, актуальным является поиск простых аналитических точных решений, а также точных верхних и нижних оценок несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях, которые можно было бы использовать для контроля численных решений, для проверки инженерных методов расчета различных авторов, а также непосредственно в проектировании.

компьютерное проектирование должно полностью использован заложенную в компьютерах возможность проведения громадное вычислительной работы. Средства проектирования -компыотерь: придают проектированию принципиально новые черты, позволяют ставить и решать задачи, не решаемые в рамках традиционного проектирования, например, задачу получения оптимального проект, для которого совокупность целевых функций (себестоимость, трудозатраты, материалоемкость, продолжительность работ, осадки, крены, и т.д.) должна принимать возможно меньшие значения. Это приводит к необходимости решения задач структурной и параметрической оптимизации, как правило, многопараметрических и многокритериальных.

Целью настоящей работы является :

Развитие аналитических методов расчета плоских предельных полей напряжений, получение точных нижних оценок несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях.

Развитие методов получения точных верхних оценок несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях на основе построения кинематически допустимых скоростей.

Развитие методов расчета железобетонных фундаментов, работающих на изгиб.

Разработка методов оптимизации проектов фундаментов на стадии эскизного (научно-исследовательского ) этапа проектирования.

Научная новизна.

сопротивлению сдвигу. Получены формулы несущей способности грунтовых оснований, среда которых обладает нелинейным сопротивлением сдвигу. Построены нижние оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

Рассмотрена кинематика системы "фундамент - грунтовое основание". Получены верхние оценки несущей способности штампов и гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

Разработаны методы оптимизации проектов фундаментов на стадии эскизного (научно-исследовательского ) этапа проектирования, реализованные в программном комплексе АПОФЕОС. Модули ПК использовались также для оптимизации верхних оценок несущей способности.

Достоверность новых результатов обеспечивается строгостью постановки задач, использованием общепринятых методов и законов механики сплошной среды, получением результатов в аналитической форме, проверкой теоретических решений данными модельных лотковых экспериментов.

Практическая ценность работы.

Найденные оценки несущей способности фундаментов образуют "коридор", в который должно попадать значение, вычисленное в численном эксперименте, что позволит контролировать численные расчеты. Полученные оценки также непосредственно могут быть использованы в проектировании.

Результаты работы ПК АПОФЕОС являются исходными данными для существующих пакетов программ, осуществляющих разработку рабочих чертежей фундаментов.

Разработаны Рекомендации по расчету гибких железобетонных фундаментов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены,

обсуждены и одобрены на региональной школе-семинаре (Новороссийск, 1986),на IV всесоюзном совещании по фундаментостроению (Уфа, 1987) ,на конференции по САПР (Челябинск, 1988), на III республиканской научно-технической конференции по САПР ОС (Ростов-на-Дону, 1990) , на IV Школе-семинаре по фундаментостроению и охране геологической среды (Россия, Сочи, 1992), на региональной конференции (Ростов-на-Дону, 1994), на IV Российской конференции с иностранным участием (Санкт-Петербург, 1993), на I Европейской конференции по моделированию процессов в строительной индустрии (Германия, Дрезден, 1994), на международной конференции ВОСТОК-ЗАПАД "Информационные технологии в проектировании"(Россия, Москва, 1994), на Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Санкт-Петербург, 1995), на международной научно-практической конференции (Ростов-на-Дону, 1997), на XIV Международном Конгрессе по МГиФ (Германия, Гамбург, 1997), на секции "Механика грунтов" научно-технического совета НИИОСП им. Герсеванова.

Внедрение результатов. Результаты исследований переданы для использования в проектной практике в проектный институт АО "СевкавНИПИагропром" г. Ростов -на -Дону, в качестве контрольного примера рассчитаны ленточные фундаменты поликлиники Na 1 г. Ростова - на - Дону.

По материалам исследований диссертации написаны и читаются студентам V курса спец. ПГС САПР специальные курсы "Многовариантное проектирование оснований и фундаментов с использованием САПР" и "Несущая способность систем "фундамент-грунтовое основание".

Рекомендации по расчету гибких железобетонных фундаментов представлены в НИИОСП им. Герсевапопи.

На защиту выносятся:

- аналитический метод расчета плоских предельных полей напряжений;

-формулы нижних оценок несущем способности систем "фундамент -фут овое основание"'.

- формулы и метод определения верхних оценок несущей способное! и спсich "фундамент - грунтовое основание",

- оценки несущей способности фундаментов на анизотропном по сопротивлению сдвигу грунтовом основании;

- формулы несущей способности грунтового основания для условия прочности в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями;

- метод 0(гпш!пялш1 проектных вариантов фундаментов на стадии эскизного (научно - исследовательского) этапа проектирования

Публикации Основное содержание диссертационной работы

изложено в 63 опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести

глав, заключения, списка литературы из 173 наименований и приложения

Изложена на 319 страницах, включая 73 рисунка, 24 таблицы.

Автор выражает благодарноегь проф. В.Г. Федоровскому, замечания

кот орого использованы при написании диссертации

О с по в вое содержание работы

При выполнении диссертационной работы производились ссылки на труды отечественных ученых fO.M Абелева, НИ. Артоболевского, В.Г. Березанцева, А. К. Byi-posa, Г В. Василькова С. С. Вялова. A.A. Гвоздева.

1 I. 1 v.iiiiv|кц ■...... 1 мvi:iivt*:.Iii. x илуиша, Д.Л, л vi.iii..,lKl. L4 I1

Горбунова-11осадова, А А. Григорян, Б. Н Дидуха, Б И. Долматова, П. Д. Евдокимова, Ю. К Зарецкого, А. Ю. Иишшского, С. Е. Кагановекой, А. И. Калаева, И .И. Кандаурова, С. М Кялусгянского, Г. Н. Клейна, П. Л. Коновалова-, В С. Коиейкина. А. П Криворотова. А. Л Крыжаиовского, К. К. Куликова, Б И Курдюмова, Г М. Ломте, В. В Луптикова, М В Малышева, М. Ш. Минцковского. !(> Н. Мурзенко, А. А. Мустафаева, И И. Мусхедишвида, IV И Новотсрцеав, BJi. Николаевского, H.B. Ориадского, В.П Пегрухина, Ю.Н, Работнова, КВ. Руппенейча, В.В Семенова, В.И. Сергеева, И. М. Соболя. В. В. Соколовского, В.И

Соломина, Е.А. Сорочана, Р.Б. Статникова, A.C. Строганова, С.Б. Ухова, В.Г. Федоровского, В.М. Фурса, В.А. Филимонова, A.B. Школы, С.А. Христиановича, и др.

Во введении формулируются актуальность и цели работа, ее научная и практическая целесообразность.

В первой главе развиваются аналитические методы расчета плоских предельных полей напряжений.

Даегся авторская интерпретация теории предельного напряженного состояния грунта, основание которой заложены в трудах К. Кулона и Л. Прандтая. Особое значение для развития теории имеют работы В. В. Соколовского, обобщенные в известной монографии "Статика сыпучей среды", где большое внимание уделялось построению численного метода характеристик для решения гиперболической системы квазилинейных дифференциальных уравнений, определяющих плоское предельное напряженное состояние. Отметим, что метод линеаризации уравнений с помощью замены местами зависимых и независимых переменных, использованный В. В. Соколовским вслед, за С. А. Христиановичем, в принципе не является необходимым для численного метода характеристик. В настоящее время развита и многие другие эффективные численные схемы решения, основанные на вариационных принципах.

Интересный частный случай невесомого грунта следует изучить более подробно. Именно в этом случае замена местами зависимых и независимых переменных позволяет получать точные аналитические замкнутые решения задач о предельном напряженном состоянии, которые могут быть использованы для построения нижних оценок несущей способности строительных конструкций на грунтовом основании. При этом важная роль отводится приближенному приему по учету собственного веса грунта.

Развиваемая в первой главе теория предельного равновесия невесомого грунта отличается ог классической работы В.В. Соколовского в следующем:

- изложение теории инвариантно относительно нескольких основных условий прочности;

- концепция условия прочности грунта допускает механизм разрушения структуры грунта типа "затекания пор";

- показана возможность представления любого предельного напряженного состояния аналитической формулой в виде интеграла от функций, определяющих храевые условия, и функции Бесселя нулевого порядка;

-указано правило точного сложения предельных напряженных состояний общего вида и приведены примеры его использования. В результате анализа условие прочности выбрано в виде

(Т3=-С+Л1Т1, (1)

причем в зависимости от интерпретации параметров прочности А, С оно может рассматриваться, в частности, и как условие прочности Кулона -Мора и как условие прочности Треска - Хилла.

Уравнение (1) совместно с ургонениями равновесия в форме Дженне решге XV.)

&т, . .39

ди ст

1 ,

~=(сгз-°1)—, (2)

дч си

с? Ъ

где в - угол между первым главным направлением и осью ОХ , а —,--

ди ду

производные по главным направлениям, образуют замкнутую систему уравнений относительно crj,cг^>i9. Исключая с покощыо (1) из (2) сг^,

делая замену местами

вводя новую переменную ~--Щ(А - ])— -1

А-1 С

зависимых и независимых переменных, вводя затем переменные

Х= хсояв + узг'пв, Т=усозв - хзЫО .где х,у - физические координата, получаем вместо (1), (2) линейную систему уравнений (3)

ЯУ I З'У

дО Ад&у

30 да I

Решение системы (3) сводится к хорошо изученному "телеграфному уравнению":

Я2 У 1 Я2 У Л~1 ЯУ

X. (4)

дО2 А да2 А да 1

Следовательно, между предельным напряженным состоянием грунтов и напряжением электрического тока в проводе существует аналогия.

Каждое решение уравнения (4) определяет некоторое предельное напряженное состояние. Такие состояния будем называть предельными напряженными состояниями общего типа. Выведенные интегральные представления показывают, что предельное напряженное состояние невесомого грунта всегда может быть представлено в квадратурах, хотя определенные трудности возникают при интерпретации краевых условий конкретных задач.

Описанная замена местами зависимых и независимых переменных проводится только в случае, когда определитель (5) не равен нулю.

да1 да 2

Д =

ди &/

ее ш

(5)

ди dv

Для простейших решений основной системы 0 = const, <tj = const и для решений типа простой волны 0 ±-JActj = const определитель А = 0 и, следовательно, этих решений среди решений общего вида нет.

Так как уравнение (4) линейно и однородно, то линейная комбинация решений также будет решением уравнения (4). Это открывает новые возможности получения замкнутых аналитических формул, определяющих предельное напряженное состояние общего типа.

Сложение полей предельного напряженного состояния имеет свои особенности. Если, например, при сложении линейно упругих полей напряжений следует в произвольно выбранной точке (х, у) складывать

компоненты тензора напряжений, то при сложении полей предельного напряженного состояния общего вида дело обстоит, в некотором смысле наоборот. При сложении двух полей предельного напряженного состояния общего вида находят в каждом поле точки с одинаковыми значениями 0, о[ и

складывают радиус -векторы эгих точек. Тогда получится радиус-вектор точки, в которой для суммарного поля будет то же значение в, а¡.

Областью, граничащей с областью простейшего напряженного состояния, может быть только решение типа простой волны. Области предельного напряженного состояния общего вида х = х(в;д]),у= у(0;6/) могут граничить

с областями простой волны по линиям:

^ 0 - , Л О - 0.

Х=Х(*13Г)' у^у Т7а

где Б -произвольная постоянная.

Комбинацией зон простейшего состояния, зон простой волны, зон предельного напряженного состояния обшего типа можно получить ряд ингересных решений (рис.1 и рис. 2). Ясно, что на границах зон нужно требовать выполнения условий непрерывности напряжений.

к__~ лк-.-->к___'к ......_к-Г..

С \ ¡2

\ ' // 4 V /

Рис. I. Комбинированное решение.

4а

(д+4АаО

, г___ _ - V _ „ А

■ -оилшль предсльнит состояния оощего вила .л — и/е-

характеристика СО - гипербола, граница ВО - окружность, 2 - область простой волны; 3 - область центрированной волны, 4 - область простейшего предельного состояния.

¡Г***—

Рис. 2 Комбинированное решение. 1 - область допредельного гидростатического упругого состояния; 2 - область предельного напряженного состолнпм общего вида Х-0, У'~с/ ■ с ; 3 - область простой волны; 4 -область простейшего предельного состояния.

Весьма перспективным направлением является применение гибких оболочек в качестве разгружающих устройств от бокового давления фунта либо иного сыпучего материала на сооружения, а также использование их при устройстве временных быстровозводимых сооружений. В конце первой главы представлено решение задачи совместного определения формы абсолютно гибкой оболочки (подпорной стенки парусного типа) и напряженного состояния грунтовой засьшки.

Во второй главе исследуется предельное распределение напряжений иод шероховатыми ленточными фундаментами.

Изложение начинается с обсуждения популярной комбинации двух областей простейшего предельного состояния и области центрированной волны, при этом интенсивность предельной распределенной нафузки определяется формулой

Р^Ас ¿¿А

ц +

А-1

С А-1

<6)

Из формулы (6) в рамках теории Кулона- Мора вытекает формула Прандтля, являющаяся ядром формулы (16) действующих СНиП для определения предельного сопротивления оснований. При выборе иных теорий прочности из формулы (6) следуют иные , вполне

конкурентоспособные формулы несущей способности. Формула (6) использовалась в следующих главах диссертации для построения нижних оценок несущей способности системы "гибкий железобетонный фундамент - грунтовое основание".

Известный прием Соколовского по учету собственного веса грунта в формулах несущей способности обобщен в диссертации на случай условия (1), причем параметры А и С могут быть переменными. Использование приема позволяет получать оценку неизвестного предельного давления на весомое основание снизу.

Обобщенное решение Прандтля, порождающее формулу (6) не учитывает шероховатости подошвы строительной конструкции, приводящей к формированию примыкающего к подошве уплотненного ядра в допредельном состоянии, наличие которого увеличиваегг теоретаческую несущую способность грунтового основания, обладающего внутренним трением.

В диссертации представлено аналитическое решение задачи о предельном напряженном состоянии грунтового основания с учетом существования упругого ядра, форма которого определяется совместно с полем напряжений в ядре и в пластических зонах (рис.3). В данной задаче используется теория прочности Кулона-Мора.

Рис. 3. Предельное упругопластичсское распределение цаприженийпод шероховатыми ленточными штампами. I- упругое ддро; II- область простой волны; III- область центрированной волны; IV- область простейшего предельного состояния. С помощью известных формул Колосова - Мусхелишвшш, с учетом краевого условия под подошвой фундамента ( горизонтальны"

перемещения равны нулю, а вертикальные - перемещению штампа ) и симметрии задачи, напряженное состояние в упругом ядре выражено через одну аналитическую функцию комплексного переменного с действительными коэффициентами Условия непрерывности

напряжений при переходе через границу упругого ядра 1е1, представляются системой уравнений (7).

= (1 + + <£(') ~ Х&(- ¡)>

„ , г е2я,**(д+Н) , ,

где Н = сад<р, С] --——-х=3-4у.

1 -ып<р

Разработанный метод решения основной дифференциально -

функциональной системы (7) основан на использовании интегралов

теории упругости и пластичности. При использовании для

представления искомых функций многочленов четвертой степени на

границе упругого ядра погрешность в равенстве напряжений менялась от

0% в угловой точке до 3% в вершине ядра. Заметим, что и в упругой и в

пластических зонах соответствующие уравнения выполняются точно.

Пример. Исходные данные: ширина. 2Ъ-1 м; д-0.004 МЛа; с=0.011 МПа;

9 = 4(Р;у=0.25.

Результаты расчета: Угол 1-го главного ианрвлания с осью ОУ в0-1,2243рал ; угол наклона касательной к границе упругого ядра с осью ОУ а =12.740 ; предельная нагрузка К*-1.3756 МЯ; функция, ышсывающая напряженной состояние в упругом ядре Ф(г )= 0.393 ~ 0,173 г - 0.771 г2 + 0.613 г3 + 0М7 г* \ - паримотричесие уравнения границы упругого ядра; х(в ) = 0.26 (в - 1.224 ) + 0.Ш (О-1.224 )2 +■ 0.512 (в - 1.224 / ; у (в ) = -0.5 + 1.152 (в - 1.224 )+ 0.641 (в - 1.224 )2 + 0.956 (0 - 1.224 )3. функции распределения контактных напряжений

а х (у ) = 1.18 + 2.313 у2 + 0.261 у4 Гху(у)- ~0.52 у + 1.85 у3

ив;

17Й8

№

'•к.

1Ш

Ркс.4.Грааида"упругого ядра.

Рис.5. Эпюра вртикальаых контактных

напряжений.

Рис.б.Эпюра контактных касательных напряжений тХу.

Решение позволяет оценить влияние шероховатости подошвы на несущую способность основания. Предельная нагрузка зависит не только от прочностных характеристик грунтового основания, но и от коэффициента поперечного расширения среды уплотненного ядра. Предельные эпюры нормальных и касательных напряжений могут быть

использованы для расчета фундамента, разрушающегося одновременно с основанием. В данном случае речь идет о хрупком разрушении фундамента.

Полученное решение распространено на случай ленточных фундаментов конечной жесткости, а также на случай когда полосовая равномерно распределенная нагрузка действует на невесомую среду полупространства через абсолютно гибкий шероховатый нераегяжи.мый материал.

! 5

Т I

' V*

В третьей главе с помощью полученных верхних и нижних оценок несущей способности, рассматриваемой как несущая способность системы "основание-фундамент", проводится критический анализ, и намечаются пути развития методов расчет железобетонных фундаментов, разрушающихся в процессе повышения нагрузки одновременно с грунтовым основанием. Такие фундаменты принято называть гибкими.

В данной главе диссертации получены:

-формулировки теорем А. А. Гвоздева применительно к системе "фундамент-грунтовое основание";

- формулы верхних оценок несущей способности штампов на глинистых основаниях;

формулы верхних оценок несущей способности гибких железобетонных фундаментов на глинистых основаниях;

- метод нахождения и оптимизации верхних оценок несущей способности фундаментов на песчаных основаниях;

-доказательство существования статически допустимых продолжений предельных полей напряжений для полосовой нагрузки;

-формулы нижних оценок несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

Теоретической основой диссертационной работы являются экстремальные свойства предельных состояний текучести, описываемых днумя теоремами A.A. Гвоздева, которые применительно к обобщенному "телу", представленному системой "фундамент - основание", запишутся следующим образом.

Теорема 1 (о нижней оценке несущей способности)

Пусть <тг; , £tJ ,Vj -неизвестное нам истинное решение задачи о

предельном состоянии системы "фундамент-основание", нагруженной внешними силами N, а. у (нагрузка, пригрузка к объемный вес); сг,

некоторое допустимое напряженное состояние, соответствующее пригрузке q и нагрузке на фундамент Nt. Тогда NüN*.

Теорема 2 (о верхней оценке несущей способности).

Пусть V,- * ,£1 * -произвольное кинематически допустимое поле

скоростей и скоростей деформаций в теле фундамента и в грунтовом основании. Такое поле удовлетворяет условию \> / -V / на подошве фундамента в случае штампа или на подошве призмы продавливания в случае гибкого железобетонного фундамента. По данным скоростям деформаций ¿1 * определяются напряжения ¿г,- у* единственным

образом там, где•поверхность текучести строго выпукла, в остальной области сг, * выбираются с известной долей произвола. Напряжения

а[ * не обязательно удовлетворяют уравнениям равновесия. Тогда

/¿V- \q-v\ds- ¡г-у]<Ь). (8)

^осн

Несмотря на то, что в различных частях системы "фундамент -основание" функции текучести различны, классическое доказательство теорем, опирающееся на принцип Мизеса, остается верным.

В случае чисто связного основания, когда внутренним трением можно пренебречь или учесть его приближенно, для получения верхней оценки (8) предполагаемая пластическая область основания разрезается на жесткие блоки, которые могут скользить один относительно другого. Гибкий железобетонный фундамент разделяется трещинами на жесткие блоки, соединенные пластическими шарнирами. Чтобы поле скоростей системы "фундамент - основание " было кинематически возможным, грунтовое основание разделяется на жесткие блоки не только плоскими, но и круглоцилиндрическими поверхностями скольжения. В этом случае интеграл в формуле (8) превращается в конечную сумму произведений сцепления на относительные скорости блоков и на соответствующие площади.

Одна из возможных схем представлена на рис. 7, где О,, О,-центры вращений нед сформируемых блоков. Соответствующая верхняя оценка определяется формулой (9)

(к) 4(1+1¡рг2 (И). А,* 1 + 211 Лг =-агссоя— +-*-агссок - \+2атА1П --—,

где К, г - радиусы вращений блоков, с - сцепление, Ь и Ь* расстояния от центра сжатой зоны до подошвы фундамента и до оси стержней рабочей арматуры, е- эксцентриситет приложения нагрузки, Аь площадь арматуры на погонный метр.

^ Трещина

Рис.7. Схема разрушения системы "фундамеиг- основание".

Рассмотрим другую схему разрушения (рис.8) и получим соответственно другую верхнюю оценку. На рис.8 стрелками показаны направления перемещений и вращений жестких недеформируемых блоков.

Поле мгновенных скоростей пластических деформаций (которые могут быть сколь угодно велики) кинематически допустимо. Соотношения между скоростями пластической деформации выделенных блоков остаются жестко фиксированными, эта скорости определяются с точностью до общего произвольного множителя. Приравнивая мощности внешних и внутренних сил, получим оценку:

N -21 • с •

2И

1 1

-+ _

1,-и I

I Г х} с. 11,-1,

• (10)

Рис.8. Схема разрушения системы "фундамент - основание". Параметр /х остался произвольным в формуле (10). Так как лучшая верхняя оценка Ы' - минимальная, то. продифферендироиав выражение (10) по !х и приравняв производную нулю, получим:

Для грунтовой среды, обладающей трением, описанный прием не может быгь использован, так как в этом случае скольжение обязательно сопровождается изменением объема. Другими словами, кусочно-постоянное поле скоростей с разрывами касательной составляющей скорости по линиям скольжения блоков уже не будет удовлетворять ассоциированному закону течения. В этом случае следует применять "мягкие " деформируемые блоки.

Пусть функция пластичности грунтовой среды имеет вид

Независимость / от второго главного напряжения для рассматриваемого случая плоской деформации допустима. При интерпретации условия / = <?, как условия прочности Кулона -

/ = ~о3 - С 4 Аа2

Мора, величины А, С выражаются через стандартные характеристики прочности следующим образом:

А -

]-ЯШ<рм* 1 - 5Ш (рм

Рассмотрим мощность пластического деформирования

О = спеп = а1ё1 + а^еэ. (11)

Принимая ассоциированный закон течения

е = Я — = ЛА, £3 — л — -Я, (12)

до, до3

выражение (II) можно переписать с учетом / = О

Э = а,¿А -+ (-С + Аа,)(-Х) = СЯ = -Сё*.

Следовательно, правая часть неравенства (Н) вычисляется по кинематически допустимому полю скоростей. Для построения такою поля в фунтовом основании используем треугольные блоки, в каждом из которых скорости деформаций от точки к точке не меняются. Следовательно, компоненты скоростей являются лилейными функциями координат, поэтому равенство скоростей в двух угловых точках соседних блоков гарантируег их непрерывность по всей границе. На рис.9 двигающаяся часть фунтового основания под штампом с гладкой подошвой разделена на треугольные блоки типа В,С и Э.

а) двигающаяся часть грунюного основания, рачделенкая на треугольные блоки типа В, С и О;

В блоке В поле скоростей определяется но формулам

"1'-!)■• '•-'•т''

где /; - высота блока

Тогда мощность пластического деформирования в блоке И

Мн =- \ С£3(кау^~СМ" , 2

Рассмотрим блок С. В выбранной системе координат поле скоростей выглядит так

Из (12) следует, что координаты скорости верхней угловой точки должны удовлетворять равенству

V» ГТ.......А +1

= -Чв -1, где я =-.

Vе, А -1

Тогда угол между вектором уг н нормалью к неподвнжной ¡рани блока

а - -1) и зависит только от прочностных параметров грунтовой

среды. Заметим, что мощность пластического деформирования блока С

М(- = — -соза)1/.

Рассмотрим блок О в выбранной системе координат

¿y=v^/hD■ уху ~ !ьв . (13)

Скорость деформации ех вычисляем по формуле, вытекающей из зякгшя текучести (12)

- + + / (*' > I)2 - - I)2 ¿у + (*' -

----. (14)

X 2 1

- 1

По значениям (14) и (13) и по известной формуле определяем с3 и мощность деформации

М„ =

где ¥в- площадь треугольной грани блока О.

Пусть в блоке В известны ею размеры и поле скоростей. Тогда при выбранной длине // определены скорости и размеры соседнего блока С. При

заданной длине / определены скорости и размеры блока О и т.д. Процесс прекращается в момент выхода неподвижной грани блока типа С на поверхность.

Верхнюю оценку несущей способности системы можно определить по формуле

л'+ =—(мн + 2>/с + (15)

где Му - мощность, затрачиваемая на преодоление внешних гравитационных сил в блоке; М ^ - мощность внешних сил пригрузки.

При любом выборе Ь, 1,1, (/ и // могут меняться от блока к блоку) получим по формуле (!5) величину N большую истинного значения N. Задача заключается в минимизации Л'* для получения "хорошей"оценки N.

Поскольку аналитическое решение поставленной задачи минимизации затруднено, использовался метод, описанный в шестой главе данной работы

Разработан алгоритм и написан на языке Разка! (в соавторстве с Г.М. Скибиным) программный комплекс "ПРЕСС", в одном из модулей которого реализовано теоретическое решение по определению верхней оценки предельной нагрузки с оптимизацией параметров.

Для железобетонного фундамента, разрушающегося одновременно с грунтовым основанием, целесообразен совместный учет прочности и основания и фундамента.

Рассмотренная методика позволяет находить верхние оценки несущей способности не только штампов,но и системы " железобетонный фундамент -грунтовое основание". В этом случае блок В располагаем под центральной жесткой частью и к полученном суммарной мощности ( 15 ) прибавляем мощность пластического деформирования арматуры, которую определяем по формуле

„ „ „ и,- и..

тг = """ '

1ъ

где Ка - расчетное сопротивление арматуры; /а - площадь арматуры; х. -расстояние от центра арматурных стержней до центра сжатой зоны бетона; и, -

вертикальная составляющая скорости иод краем жесткой части фундамента; и,,

- вертикальная составляющая скорости движения в крайней точке контакта железобетонного фундамента с основанием ; - расстояние от края жесткой

части фундамента до згой точки.

Пример. Исходные данные ширина жесткой части фундамента 0.3 м, длина

консоли плоты фундамента 0 6 м; пршрузка 27.0 кПа, сцепление |рунта 21.0 кПа;

объемный вес грунта 18.0 кН/м-, угол внутреннего трения грунта 30"; расчетное

сопротивление арматуры 360000 кПа; площадь рабочей арматуры 10.0 см^; расстояние от

центра арматуры до центра сжатой зоны бетона 15.0 см.

Результаты расчета: Верхняя оценка предельной нагрузки: 1522.75 кН/'м;

Оптимальные параметры областей пластического течения ( абсолютные / относительные)

И,м 1.М 1Ь.м 1Ь],м

0.25/16 0.34/0.23 0.61/0.41 0.25/0.17 0.48/0.32

Рис.Ю. К примеру расчета верхней оценки несущей способности железобетонного фундамента а - эпюра вертикальных относительных скоростей на уровне подошвы; б -область ассоциированного течения.,разделенная ¡¡а блоки простейшего течения.

При построении нижней оценки несущей способности системы "фунламент-основание" необходимо указывать рзз.чозесже поля напряжений в теле фундамента и во всем неограниченном основании, причем для этих полей условия прочности не должны превышаться. В частном случае штампа такое

поле напряжений может быть построено только в основании, т.к. в штампе допустимо любое поле напряжений.

В диссертационной работе построено статически допустимое продолжение на все полупространство ноля напряжений, порождающее предельную полосовую нагрузку интенсивностью (6), что позволило использовать формулу (6) для построения нижних оценок несущей способности системы "железобетонный фундамент -грунтовое основание".

Заметим, что при разрушении плитной части в результате изгиба условие неположительности функции текучести равносильно ограничению максимального изгибающего момента предельно допустимым, при котором арматура переходит в состояние текучести.

Так как статически допустимое поле напряжений в системе "фундамент-основание" неоднозначно, то следует рассматривать множество нижних оценок N.. Ясно, что лучшей из двух нижних оценок является большая.

В диссертации показано, нш нормативный метод расчета железобетонный фундаментов дает величину нагрузки, которая также является нижней оценкой, причем весьма невысокой.

В ряду нижних оценок, полученных в работе, укажем иа следующие. Принимаем код фундаментом прандтлевское предельное распределение напряжений, причем размер зоны пассивного простейшего напряженного состояния не совпадает с размерами призмы продавливания (рис.11 )

Поле напряжений в теле фундамента будет статически допустимым (для случая разрушения изгибом), если в самом опасном сечении изгибающий момент не превысит предельно допустимого значения Л/„„, определенного площадью

арматуры на иогошшй мор /1, и расстоянием Ь* от нее до центра сжатой зоны

бетона. Нижняя оценка будсгг выглядеть так:

/V', + 21Х)Р+ 2(1] -1х)ц. (16)

В оценке (16) величина Р определяется по формуле (6), а величина 1Х

определяется из равенства максимально возможного изгибающего момента в

консольной части фундамента предельному

, Г2Мпр-д I]

Для того чтобы повысить нижнюю оценку за счет учета объемного веса грунта, воспользуемся приемом В.В.Соколовского.Тогда формулы (16), (17) изменятся следующим образом

I " I2

\2Мпр-ц\\-1> у ~

] = 1|---------

А I Р-д

Р., определяется из таблицы

©град 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Рг 0.00 0.17 0.56 1.40 3.16 6.92 15.3 35.2 86.5

Рассмотрим другой способ построения статически допустимого поля в невесомом основании под гибким железобетонным фундаментом, позволяющий учесть зрение по подошве фундамента. Он заключается в видоизменении предельного напряженного состояния Прандтля. В зоне центрированной волны на месте характеристики, определяемой некоторым значением угла 1-го главного направления с осью ОХ 0 = 00, вставляется еще

одна область простейшего предельного напряженного состояния (рис 12)

Из того, что прантдлевское поле напряжений имеет статически допустимое продолжение, следует, что и ниже характеристики О,К1К2Л В также можно построю 1. статически допустимое поле напряжений. Величина в,,

определяет конфигурацию пластических зон и наклон прямого участка характеристики К(К 2 - Величина 0о определяется жесткостью фундамента.

Для почти жестких фундаментов 0о ^ —, для очень гибких 0о~0. Ясно, что 0о

должна находится из равенства максимального изгибающего момента в консольной части фундамента предельному значению.

Рис. 12 Схема к построению нижней оценки

В диссертации приведены формулы для определения в этом случае нижних оценок несущей способности отдельно для связных и несвязных грунтов.

В результате просчета примеров делаются следующие выводы.

1. Достоверность полученной в численных экспериментах величины несущей способности железобетонного фундамента должна подтверждаться попаданием ее в интервал между нижней и верхней оценкой несущей способности.

2. Несущая способность железобетонного фундамента не может рассматриваться изолированно от несущей способности основания, т.к. является, по существу, несущей способностью системы "основание-фундамент".

3. Методы, вычисляющие несущую способность с учеюм падения контактных напряжений под краем фундамента, но без построения допустимого поля напряжений в основании, могут привести к нагрузкам, превышающим несущую способность системы " фундамент- основание".

В конце третьей главы описан программный комплекс ПРЕСС ("предельное состояние систем"), объединяющий программные модули (программирование Г.М. Скибина) по определению оценок несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание".

И четвертой лшве развитые методы получения оценок несущей способности распространены па случай анизотропных по сопротивлению сдвигу грунтовых оснований, т.е. на случай прочностной анизотропии. Условие прочности (1) обобщается и представляется в виде

о3^-С(в)+ А(9)сг1.

Для построения решения в напряжениях типа прандтлевского важнейшим является получение решения типа простой волны. Получено для сыпучих грунтов (С.(О)^О) и для глинистых {Л(в) = 0) решение типа простой волны в

замкнутом виде. В общем случае задача сведена к решению обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка.

При построении нижних оценок несущей способности вместо формулы (6) для анизотропного основания следует использовать выражения:

а) в случае С(в) = О

/Т

/ Л( - ) о

б) в случае А(в) = 0

с.(у+с.(0) -------

-- + - ито)]2 + 4[с(в)]2ае+Ч;

, о

в) в общем случае

где к(0) решение следующей задачи Коши

=т)т-с(о^-4А(в)1(т-1)т-с(в)}

2А(0)

Собственный вес грунтовой среды учитывается с помощью приближенного приема В .В.Соколовского.

Учет сдвиговой анизотропии при вычислении верхних оценок заключается в том, что каждому блоку будут соответствовать свои постоянные по блоку прочностные характеристики Л^С,, т.к. по каждому блоку главные

направления не меняются.

Приведены примеры расчега несущей способности, в том числе и желез о бетонного фундамента на анизотропном по сопротивлению сдвигу основании.

В пятой главе исследовались аналитические нижние оценки несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях для условия прочности в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями.

Условие прочности (1) в виде линейной зависимости а\ и стз с

постоянными параметрами прочности А, С может представлять лишь часть поверхности текучести. Даже для такого относительно простого по строению и однородного основания, как плотное песчаное основание в модельных опытах, применение условия (1) для определения теоретической несущей способности является недопустимо приближенным. Стандартные опыты на сдвиг показывают криволннейность поверхности текучести для использованного в модельных опытах плотного песка. Учет криволкнейности поверхности текучести помощью формул, выведенных в пятой главе,существенно изменяет величины расчетной несущей способности, приближая их к экспериментальн ы м.

Допустим, что с достаточной степенью точности след нелинейной поверхности текучести может быть аппроксимирован двухзвенной ломаной (рис.13 ). Звено КВ соответствует зависимости о $ - -С/ + А/сг ¡, а звено ВО -о"3 --С-2 + Л2<уI.

Рис.13 След поверхности текучести.

Тогда предельные давления на основание вычисляются по формуле (18)

¡> =

ЬС:

А-.-К

л ПГ~° п" л 2 V - ;

Л 7

где а.

2т -1п Ш1Х

А, - I

1п

'С,

Для плотных песков ((.'/ --и) после некоторых преобразований из

формулы (18) следует п{А2-!)

<■2^1 - ')

\А) - ЛЛ{

{*! а2~1

(19)

(.1; - ¡\г'ч - А>) ^ С2 _ Л2

В Новочеркасском техническом университете с 1962 г. проводятся модельные лотковые испытания фундаментов. Экспериментальные значения несущей способности моделей фундаментов на плотном песчаном основании получали Ю. 11. Мурзенко (руководитель проекта), 3. Я. Тарикулиев, К. К. Куликов, Э. В. Аринииа, В. В. Ревенко, Ю. В. Галашев, Г. М. Скибин и некоторые другие, в том числе и автор данной диссертации. Опыты проводились в лотке машины МФ-1 (автор Ю. Н. Мурзенко) с размером в плане 3.0x3.0 м и глубиной 2.2 м. Во всех экспериментах в качестве основания использовался среднезернистый воздушно - сухой песок плотного сложения. Подготовка песчаного основания велась во всех, случаях по одной и той же технологии: песок частично вынимался из лотка, а затем отсыпался слоями до 5см с послойным трамбованием. Плотность песка контролировалась. Физические характеристики песка после укладки:

у - ¡.74 - 1.75---

/ у<>

2.65

\У = 0.16 -0.22%, п = 0.53.

СЛ1 г'.!

Определение прочностных характеристик песка рис стандартным способом (по методу наименьших квадратов) в предположении прямолинейности предельной линии представлено в следующей таблице При такой обработке в силу явной нелинейности зависимости предельных касательных напряжений от нормальных появляется существенное сцепление.

Для прибора с обоймой Для прибора с обоймой Совместная

il) смг 2(Ш см: обработка

<p = 4J°4()' <р - 41 ° 30' <р =41° 30'

с = 0.22 кГ J см 2 с - О. 46 кГ / см 2 с = 0.41 кГ / см 2

Можно ли использовать прочностные характеристики, полученные в сдвиговых испытаниях, для прогнозирования несущей способности плотного песчаного основания? Подтверждаются ли штамповыми экспериментами результаты вычисления несущей способности но формуле (16) действующих СНиП с так полученными прочностными характеристиками? Из сравнительного анализа (рис. 14) следует отрицательный ответ.

На рис 14 представлены зависимости относительного давления l\,=P/(bу )

от относительного заглубления 1ъ=ЬЛ>. Зависимость безразмерного сцепления от ширины штампа Ъ приводит к зависимости Р. от Ь.

Из рис 14 следует, что использование формулы (19) с приближенным учетом собственного веса грунта хорошо приближает теоретические расчеты но данным лабораторных сдвиговых испытаний, учитывающим криволинсйность предельной линии ( <pt = 4H.I3", ip? -39,53°, с = 0,0107МЛа), и результаты

модельных штамновых испытаний.

Если вместо постоянного параметра прочности А будем рассматривать переменный параметр, зависящий от уровня напряжений А(сг\ ) - А + Ьа\, то условие прочности превратится в квадратичное сг3 = -С + А ■ crj + b cri".

Для квадратичного условия прочности получено точное решение типа простой волны в - С>\а 1 ) - (;(- q). где

, г 4А+2Ьх , С,(х) = ± f----—- dx

'-С.Ч (A ~l)x + bx2 Так как необходимо выполнить неравенство а3 < сгъ то интервал изменения о] будет ограничен сверху значением

ОТШ

СГ,

¡-л-

2Ь

Если величина

больше я/2, то следует решить уравнение

1261.189

Относительное давление Ро-Р/(Ь у)

ГЫ (к) ПоЗ (к) ИоЗ (х)

98.75 I 1Ы.62 • I Р<п1 (X) Гоо2 (х)

РмЗ (*)

33.03 +- 59.89 х О '

я га □

с о а а

ооо <х>о~о©о«-«ооо 0.8

«ООО««««

<УО ООО ОО О

Пасе 1 Чгсе 2 1гасс 3 Оасе4 йасеЗ

х - отяоеггг. ;.н

СНнП дл;Ь=0.25и,

1=0.5м.

Ь=1н.

[/"ь 3 1111^ О^-СПСрЯ'-'СНТ

Ьасе61 ф.-,„, (5,7)иМ.Т) длг Ь=0.23ч, Ь=0.5м.Ь=1м Пасе 7 I

^ Васе» х - 0,0.01.1.5 ¡-0,1.. 8

"Ленточные'ЧК.К Куликов, 1У6У

№[х+ИГ

Ра

Л-

Г*

г'

х =0,0.01.1.5 ) -0,1.13

К вадратн ыс (3. Я. Т ари л и с в, 19(

Мг

мэксп.

А I ; Г(111 3") . /">»-7 П 1 Л

"'/'/• ~ ¿'П)" -г / — ->¿,411,1 • М

па"

Рис. 14. Сравнение с даиными экспериментов!« плотных песчаных основаниях. Для построения графиков 5,6,7 использовалась формула (18) е приближенным учетом объемного веса грунта по методу В В. Соколовского.

G(<r,)-G(-q).

(20)

Решением уравнения (20) будет -значение первого главного напряжения в области простейшего напряженного состояния, примыкающей к полосовой нагрузке. Тогда величина полосовой нагрузки в соответствии с квадратичрым условием прочности определится так

Между зонами III и 1 , как обычно, располагается зона центрированной волны.

Если величина в|ШХ меньше я/2, то зона центрированной волны II будет граничить с зоной гидростатического предельного состояния (ясно, что такое предельное состояние ограничено во времени). При этом величина полосовой нагрузки выразится формулой

Разрушение грунта может определятся различными механизмами. Например, механизмом огрыва. В основе действующих норм заложен механизм разрушения сдвигом. Но механизм разрушения макропористой структуры может быть и иной, в виде пластического течения типа "затекания пор" (рис. 15).

Ясно, что такое течение в некотором смысле ограничено. Но последствия нарушения прочности макропористой структуры грунта для сооружений, выражающиеся в просадках, как видно из многочисленных фактов неудачного проектирования на макропористых лессовых грунтах Северного Кавказа

(21)

Рис.. 15. Пластическое течение типа "затекание пор".

недопустимы. Никакого отношения к рассматриваемому явлению не имеет формула (7) для R из действующих норм.Трудно, поэтому, ожидать и линейного графика нагрузка-осадка в интервале нагрузок, меньших R. Нссмостря на это, для сооружений Ш класса нормы допускают определение площади подошвы фундаментов по значениям R, без расчета осадок, в том числе и для случая оснований из макропористых лессовых фунтов (пункт ЗЛО из СНиП 2.02.0183*)

На рис. 16 представлены зависимости несущей способности структуры макропористого грунтового основания Р (формула 21), несущая способность по Праидтлю Рп, и расчетное сопротивление грунтов основания R в зависимости от величины пригрузки. Параметры прочности А=1,5 , 0-0,05 МПа. Структурная прочность характеризуется величиной РспР = 0,2 МПа (величина гидростатического давления, соответсвуюшего течению типа "затекания пор"), следовательно h = (2 А - А2 ) / 4С . Из рис. 1 б видно, что величина R может

008

Рис. 16 Предельные и расчетные давленияв зависимости от пригрузки (в МПа).

превысить несущую способность структуры грунтового основания, что приведет к большим, плохо прогнозируемым осадкам.

Возможный выход заключается в ограничении наряду с зонами сдвигов зон пластического течения типа "затекания пор". Введем функцию

í i. C'2 ] Azm(Ky + r-h+ -.....—

»ac.W^--

----- arceos - — A-I A +1

Тогда расчетное сопротивление фунтов основания выразится через данную функцию такR = Подобным образом введем величину

RMm =RÍA2,C2,:0).

Следовательно, для ограничения наряду с областью сдвигов и области "затекания пор" нужно ввести два ограничения на средние давления под фундаментом: pCp<R и Рср^зат-

При этом используется упрощенная идеально пластическую модель грунтовой среды (рис.17), a kj, С2 определяются в испытаниях на

стабилометрах.

Рис.17 След предельной поверхности нагружения Параметры прочности А|,С] (А''!) определяют прямую КВ, а параметры А2, С2 (А<1)

соответствуют прямой ВД Если в некоторой точке нагружение идет по траектории 1 , то в момент выхода на прямую КВ в этой точке происходит разрушение сдвигом. Если же в згой точке нагружение идет по траектории 2 „ то в момент выхода траектории на ВД в данной точке начинается разрушение макропористой структуры типа 'затекание пор"

В шестой главе исследуются вопросы оптимизации проектных вариантов фундаментов, применения полученных оценок несущей способности в проектировании, а также представлены рекомендации по расчету железобетонных фундаментов, работающих на изгиб.

Многокритериальные задачи оптимизации на практике часто сводятся к однокритсриальным, например, когда комплекс критериев заменяется единственным критерием - стоимость. Основой такого подхода служит не только неразработанность методов многокритериальной оптимизации, но

чрезмерная централизация технологической и хозяйственной деятельности, в силу которой лицо, принимающее решение, уже не обладает достаточной компетентностью, и такому лицу требуется упрощенная информация. Здесь остается мало возможностей для реализации системного подхода и принципов оптимизации.

К решению многокритериальных задач можно подойти с других известных позиций. Можно сократить множество исходных вариантов, т.е. исключить из неформального анализа те варианты, которые заведомо будут плохи. Множество неулучшаемых формальными методами вариантов называют множеством Парето. Принцип Парето не выделяет единственного решения, он только сужает множество альтернатив. Окончательный выбор остается за лицом, принимающим решение, здесь должен проявиться его опыт, интуиция, умение предвидеть многочисленные последствия принимаемого решения.

В литературе известно порядка двадцати различных методов формирования Парето - оптимумов. Среди них укажем на метод взвешивания, смысл которого в формировании одной скалярной целевой функции в виде взвешенной суммы критериев, на минимаксный метод, который заключается во введении в пространство критериев понятия расстояния и постановке минимаксной задачи, на метод ограничений, заключающийся в том , что в качестве скалярной целевой функции взят один критерий, а другие критерии ограничены с помощью соответствующим образом подобранных констант. С помощью систематического изменения этих констант вся система Парето - оптимальных решений может быть сформирована также и для невыпуклых задач оптимизации. Метод ограничений, видимо, можно рассматривать в качестве основного численного метода оптимизации. В нормативной литературе, в том числе и в действующих строительных нормах используется (без четкого указания на этот факт) метод ограничений. При проектировании фундаментов в качестве скалярной целевой функции до последнего времени принимался показатель полных приведенных затрат, который определялся в общем случае с учетом себестоимости возведения фундаментов, капитальных вложений в материально - техническую б..

строительства, материальных ресурсов и экономического эффекта, который может быть получен в случае сокращения общей продолжительности строительства. Но фундамент должен удовлетворять и другим требованиям. Фундамент обязан уменьшать осадки сооружения. Нагрузки через фундамент должны так распределятся на основание, чтобы несущая способность основания не исчерпалась. При прогнозе осадки с помощью модели линейно -деформируемого тела средние давления под подошвой фундамента не должны превышать расчетного сопротивления. Эти требования к фундаменту не формируют в рассматриваемом методе самостоятельных целевых функций, а проявляются в виде ограничений:

Гп

Такая традиционная технология нахождения лучшего проектного решения, в целом себя оправдавшая, является все же частным способом решения задачи многокритериальной оптимизации. При таком проектировании из двух проектов, удовлетворяющих ограничениям, отбрасывается проект более дорогой, несмотря на его возможное качественное преимущество (меньшие осадки, больший запас несущей способности).

Задачи проектирования разбиваются на неформальные (выбор лучшего типа фундамента) и формальные (определение лучших параметров выбранного типа фундамента). Для решения неформальных задач в компьютерном проектировании разработана экспертная система (в соавторстве с А.К. Луценко). При проведении параметрической оптимизации используется метод, являющийся новым в проектировании строительных объектов, который заключается в генерировании пробных вариантов с помощью ЛПт -последовательностей, с последующим выделением из них приближенного множества неулучшаемых решений Парето.

Разработанные методы оптимизации внедрены в программный комплекс автоматизированного проектирования фундаментов на естественном основании (ПК АПОФЕОС), который явился результатом двух госбюджетных работ "Разработка компьютерной технологии поиска оптимальных решений в

многовариантном проектировании фундаментов и оснований" (НТП "Строительство").

В предпоследнем параграфе шестой главы исследуются вопроси применения оценок нссущсй способности в проектировании железобетонных фундаментов. Показано, что нормативная величина несущей способности является одной из нижних оценок несущей способности системы "фундамент-основание", причем весьма невысокой. Предлагаемый метод использования нижней оценки несущей способности является обобщением действующего нормативного метода, включает нормативный метод, как частный случаи.

Для гибкого железобетонного фундамента в расчетах роль формулы (16) СНиП 2.02.01-83* должны играть нижние оценки несущей способности, полученные в данной диссертации.

Показано, что перенос методики вычисления нижних оценок на случай прямоугольных фундаментов требует некоторых предположений, по сути уже использованных в действующих строительных нормах.

В заключение шестой главы представлены рекомендации по расчет)' железобетонных фундаментов, работающих на изгиб. Для случая ленточного и квадратного фундаментов представлены таблицы для "ручного" счета.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Теория предельного равновесия невесомого грунта изложена инвариантно относительно нескольких основных условий прочности.

2. Указано правило точного сложения предельных напряженных состояний общего вида и приведены примеры его использования.

3. Обобщен прием В. В. Соколовского по приближенному учету веса грунта на случай различных условий прочности.

4. Получено аналитическое решение задачи о предельном напряженном состоянии основания, нагруженного ленточным фундаментом, с учетом существования упругого ядра, форма которого определяется совместно с полями упругих и предельных напряжений. Нагрузка при этом зависит не только от прочностных характеристик грунтовой среды, но и от коэффициента поперечных деформаций упругого ядра.

5. На основе применения экстремальных принципов теории пластичности получены верхние и нижние оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях. Данные оценки образуют "коридор',' который содержит неизвестную величину несущей способности. Появляется возможность контроля численных экспериментов.

6. Аналитические формулы нижних оценок несущей способности гибких железобетонных фундаментов, содержащие не только прочностные характеристики бетона и арматуры, но и прочностные характеристики грунтового основания, открывают новые возможности для проектировщиков по правильному учету перераспределения контактных напряжений по подошве фундамента.

7. Получены аналитические оценки несущей способности для фундаментов на анизотропном по сопротивлению сдвигу основании.

8. Получены замкнутые аналитические формулы несущей способности грунтового основания для условия прочности в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями. При этом впервые получено совпадение теоретических величин предельной нагрузки с экспериментальными данными, полученными в лотковых испытаниях моделей фундаментов на плотных песках.

9. Рассмотрено пластическое течение типа "затекания пор" и получены формулы несущей способности структуры макропористого лессового грунтового основания. Сделано предложение по модификации правила определения расчетного сопротивления грунтов основания на случаи макропористых фунтов.

10. Развиты методы оптимизации проектных вариантов фундаментов на стадии эскизного (научно-исследовательского) этапа проектирования, реализованные в программном комплексе АПОФЕОС.

П. Предложено структурную оптимизацию проектов фундаментов и оснований пропилил» но технологии экспертных систем. Созданы первые варианты экспертных систем.

12. На основе полученных результатов разработаны рекомендации по расчету железобетонных фундаментов, работающих на изгиб.

Основные положения диссертации изложены в работах:

1. Дыба В. П., Мурзеико Ю. Н. Распределение деформаций в полупространстве под действием полубесконечных нагрузок//Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки.-1975.-.№>4.-С. 72-75

2. Дыба В. П. Построение характеристик деформированного состояния упругопластического основания //Напряженно - деформированное состояние оснований и фундаментов: Межвуз. сб.-Новочеркасск: НПИ, 1977.-С. 16-20.

3. Мурзеико /О. //., Дыба В. П., I'таи/ев Ю. В. Экспериментальное исследование тензора деформаций и тензора напряжений по оси круглого штампа на песчаном основании// Напряженно-деформированное состояние оснований и фундаментов: Межвуз. сб./Новочсрк. политех, ин-т. Новочеркасск,

1977. С.23-2.7.

4. Дыба В. П., Мурзеико Ю. Н. Поля характеристик и деформаций упругопластического основания при полосовой нагрузке //Исследования по механике грунтов, основаниям и фундаментов: Межвуз. сб.-Элиста: КГУ, 1978,-С. 4-9.

5. Дыба В. П., Гачагиев Ю, В. Исследование пластических явлений в плотном песчаном основании при осесимметричной нагрузке.-Новочеркасск,

1978,-Деп. в ЦИНИС 1978. № 970.

6. Дыба В. П. Развитие приближенного метода сложения упругопластических решений для полубесконечных нагрузок /'/'Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов: Межвуз. сб.-Новочеркасск: НПИ, 1979.-С. 85-90.

7. Галашев Ю, В., Дыба В. П., Мурзеико А. Ю. Экспериментальное исследование сжимаемой толщи основания, нагруженного круглым штампом// Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области основшшй и фундаментов: Межвуз. сб./Новочерк. политех, ин-т. Новочеркасск,

1 Г* по ш

17/ У. 1.60-1 -Э4.

8. Дыба В. П., Мурзеико А. Ю. Экспериментальное исследование условий моделирования плоской деформации песчаного основания//Эксперимектально-теоретическне исследования нелинейных задач в области оснований :

фундаментов: Межвуз. сб./Новочерк. политех, ин-т. Новочеркасск, 1979. С. 152155.

9. Дыба В.П. Аналитическое решение задачи о предельном напряженном состоянии основания, нагруженного жестким ленточным фундаментом.//Экспериментально-теоретические исследования процессов упрутопластического деформирования оснований и фундаментов: Межвуз. сб./Новочерк. политехи, ин-т. Новочеркасск, 1980. С. 17-28.

10. Дыба В.П. Предельное напряженное состояние основания под фундаментами конечной жесткосги.//Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом: Межвуз.сб./Новочерк. политех, ин-т. Новочеркасск, 1982. С.57-64.

11 .Дыба В.П. Лифанов В. В. Перераспределение давления через грунт на абсолютно гибкую подпорную стенку.- Известия Северо-Кавказского центра высшей школы. Технические науки, 1984, №1, с. 27-30.

12. Дыба В.П. Лифанов О.В. Определение формы абсолютно гибкой подпорной стенки и напряженного состояния грунтовой засыпки.- Известия Северо-Кавказского центра высшей школы. Технические науки, 1985

13. Дыба В.П.,Лазарева Т.В. К вопросу о влиянии шероховатости подошвы фундамента на несущую способность песчаного основания//Исследования и расчеты оснований и фундаментов в нелинейной стадии работы: Межвуз. сб./Новочерк. политех, ин-т. Новочеркасск, 1986. С. 5114. Дыба В. П., Шматков В. В. Упругое основание ограниченной

распределительной способности //Исследование и расчеты оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Межвуз. сб. Новочеркасск: НПИ, 1986.-С. 23-32.

15. Дыба В. П., Калинин В. Н. Развитие упрутопластического состояния сплохлной среды вокруг заглубленных сооружений //Использование достижений нелинейной механики шунтов в проектировании основании и фундаментов: Тез. докл.И Всесоюз. копф.-Йошкар-Ола. 1989.-С. 55-56.

16. Мурзенко Ю. И., Дыба В. П. Реализация принципов многокритериального синтеза в программном комплексе АПОФЕОС

вариантного проектирования фундаментов //Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз. сб. Новочеркасск, 1990. С. 4-7.

17. Дыба В. П., Галашев 10. В. К выбору нижней границы сжимаемой толщи основанияУ/Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз. сб./Новочерк. политех, инт. Новочеркасск, 1990. С. 124-129.

18. Дыба В.П., Скибии Г.М. Анализ предельного состояния основания под шероховатым ленточным фундаментом//Нелинейная механика грунтов: Тр. IV Российской конф. с иностр. участием, т. 1/С.-П6, 1993. С. 98-103.

19. Дыба В. П., Луценко А. К. Экспертная система программного комплекса АПОФЕОС для многовариантного проектирования фундаментов и оснований //Исследования и разработки по компьютерному проектировашпо фундаментов и оснований: Межвуз сб.-Новочеркасск, 1993.-С. 44-51.

20. Мурзенко Ю. Н., Шматков В. В., Краснояружеиский Л. В., Дыба В. П. Результаты исследований дилатансионных характеристик грунтового основания при осесимметричном нагружении/'/Нелинейная механика грунтов: Тр. IV Российской конф. с иностр. участием/ С-Петербург, 1993. С. 93-97.

21. Dyba V. Р. и др. Fundamentals of optimal computer projecting of construction foundations // First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry: Abstracts. Dresden, Germany, EU, October, 5-7. 1994.-Dresden,1994.-p. 47.

22. Murzenko Y. N., Dyba V. P., Shmatkov V. V. Computer Technology for Search of Optimal Solution in Variant Design of Construction Foundations //East-West. International Conferense "Information technology in design EWITO'94-Proceedings. Moskow, Russia, 5-9 September 1994.-M., 1994.-Part l.-p. 204-206.

23. Дыба В. П, Луг\енко А. К. Применение экспертной системы в компьютерном проектировании оснований и фундаментов //Механика грунтов и фундаментостроение: Тр. Рос. конф. по механике грунтов и фундаментостроению: В 4-х. ч-СПб, 1995.-Ч.2-С.292-297

24. Dyba V. /'. и др. Fundamentals of optimal computer projecting of construction foundations //Product and Process Modelling in the Building Industry: proceeding of ECPPM.94 - First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry: Dresden, Germany, 5-7 Oct., 1994.-Rotterdam, Brookfield: A. A. Balkema, 1995.-p.p. 219-223.

25. Дыба В.П. Несущая способность анизотропного по сопротивлению сдвигу фунтового основания, нафужаемого полосовой нафузкой с прифузкой. Новочеркасск: НГТУ, 1995. 9с. Деп. в ВИНИТИ 19.07.95, №2207-В95.

26. Мурзенко Ю. Н., Дыба Б. П. Дилагансионные процессы в фунтовом основании моделей фундаментов//Механика фунтов и фундаментостроение: Тр. Рос. конф. по механике фунтов и фундаментостроению. В 4-х ч./ СПб, 1995, ч. 3. С. 478-483.

27. Дыба В.П. Оценки несущей способности железобетонных фундаментов//Исследования и компьютерное проектирование фундаментов и оснований: Сб.тр./НГТУ. Новочеркасск, 1996. С. 10-25.

28. Мурзенко Ю. И., Дыба В. П., Субботин А. И. Экспериментальные исследования дилатансионных процессов в фунтовом основании моделей фундаментов,'/Исследования и компьютерное проектирование фундаментов и оснований: Сб. тр./Новочерк. гос. техн. у-т. Новочеркасск, 1996. С.26-35.

29. Воронцов Г.В., Дыба В. П. Теорема о простом нафужении упругопластических моделей конструкций из устойчивых материалов,- Изв. вузов Сев.-Каик, региона. Техн. Науки, 1996, л!' 3. С 142-150.

30. Дыба В. П., Скибин Г. М. Оценка предельного состояния системы "фундамент- грунтовое основание" с помощью профаммного комплекса ПРЕСС. //Материалы международной научно-практической конференции: Тезисы докладов - Ростов н/Д : РГСУ, 1997.С 63.

31. Дыба В. П., Устинова О. Е. Анализ теоретических и экспериментальных данных о несущей способности фундаментов на песчаном основании. //Материалы международной научно-практической конференции: Тезисы докладов - Ростов н/Д : РГСУ, 1997.С 62.

32. Моргунов В. Н., Мурзенко 10. Н., Дыба В. П.. Натурные эксперименты по определению несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах и предложения по теоретической модели определения характеристик уплотненной зоны .//Материалы международной научно-практической конференции: Тезисы докладов - Ростов н/Д : РГСУ, 1997.С 66.

33. Мурзенко Ю. Я, Дыба В. П., Луценко А. К. Применение технологии экспертных систем в начальной стадии проектирования оснований и фундаментов //Материалы международной научно-практической конференции: Тезисы докладов - Ростов н/Д: РГСУ, 1997 .С 69.

34. Дыба В. П., Скибин Г. М. Верхние оценки несущей способности ленточных фундаментов// Основания, фундаменты и механика грунтов,- 1997.-№ 6,- С. 2-6.

35. Дыба В.П. Несущая способность грунтовых оснований для условия прочности в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями// Сборник статей и кратких сообщений сотрудников и аспирантов НГТ У но материалам юбилейной научной сессии, посвященной 100-летию истории университета. Новочеркасск, 5-15апреля 1997 /Редакционная коллегия: Новочерк. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск: НГТУ, 1997, С.221-225.

36. Дыба В. П., Скибин Г. М. Оценки несущей способности оснований шероховатых ленточных штампов //Материалы международной научно-практической конференции "Строительство-98": Тезисы докладов - Ростов н/Д :

______-f r\.r\ л о 1 л r> 4 j 1

гост. юс. строит, ун-т, 1УУ5.С I4U-141.

37. Моргунов В, Н., Дыба В. П.. Построение поля плотностей вокруг вытрамбованого котлована с использованием пластических течений грунтовой //Материалы международной научно-практической конференции "Строительство-98": Тезисы докладов - Ростов н/Д : Рост. гос. строит, ун-т, 1998. С 142-143.

38. Dyba V.P., Shmaikov S.d., Svlumin V.l. Deformation and strength of flexible foundations // Proceedings of the Fourteenth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering: Hamburg, Germany, 6-12 September, 1997,-Rotterdam, Brookffld: A.A. Balkema, 1997-p.p. 975-978.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Дыба, Владимир Петрович

Введение.

Аналитические методы расчета плоских полей напряжений.

1.1 Условия предельного состояния грунтов.

1.2 Уравнения равновесия Дженне (7еппе \\^.).Преобразование основной системы уравнений.

1.3 Решение типа простой волны.

1.4 Предельное напряженное состояние общего типа. Решение Римана.

1.5 Примеры аналитических замкнутых решений.

1.6 Комбинированные решения.

1.7. Перераспределение давлениячерез грунт на абсолютно гибкую подпорную стенку, форма которой определяется.

Несущая способность ленточных фундаментов.

2.1 Несущая способность грунтовых оснований.

2.2 Обобщение приближенного приема В.В.Соколовского по учету влияния объемного веса грунта на несущую способность основания.

2.3 Аналитическое зешение задачи о предельном напряженном состоянии основания, нагруженного жес тким ленточным фундаментом.

2.4 Предельное напряженное состояние основания под фундаментами конечной жесткости.

2.5 О влиянии шероховатости подошвы фундамента на несущую способность песчаного основания.

3. Применение экстремальных принципов теории пластичности к оценке несущей способности железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

3.1 Экстремальные свойства предельных состояний текучести.

3.2 Верхние оценки несущей способности штампов на глинистых основаниях.

3.3 Верхние оценки несущей способности гибких железобетонных сЬундаментов на глинистых основаниях.

3.4 Верхние оценки несущей способности штампов и железобетонных: фундаментов на песчаных основаниях.

3.5 О статически допустимых продолжениях полей напряжении решения для полосовой нагрузки.

3.6 Нижние оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

3.7 Программный комплекс ПРЕСС.

4. Аналитические оценки несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях, анизотропных по сопротивлению сдвигу.

4.1 Несущая способность анизотропного по сопротивлению сдвигу грунтового основания.

4.2 Оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на анизотропных по сопротивлению сдвигу. грунтовых основаниях.

5. Несущая способность фундаментов на грунтовых основаниях для условия прочности грунта в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями.

5.1 Формула несущей способности грунтового основания для кусочно-линейной зависимости между главными на пряжениями.

5.2 Формула несущей способности грунтового основания для квадратичной зависимости между главными напряжениями.

5.3 Несущая способность структуры макропористых лессовых оснований.

5.4 Пример расчета нижней оценки несущей способности гибкого железобетонного фундамента.

5.5 Анализ экспериментальных значений несущей способности моделей фундаментов на плотном песчаном основании в лотковых испытаниях.

Оптимизация проектных вариантов фундаментов и применение оценок несущей способы ости в проектировании.

6.1 О принципах компьютерного проек тирования фундаментов и оснований.

6.2 Структурная оптимизация проектов фундаментов и оснований.

6.3 Параметрическая оптимизация проектов фундаментов и оснований.

Введение 1998 год, диссертация по строительству, Дыба, Владимир Петрович

Компьютеризация привела в последние десятилетия к доминированию в теоретических научно-исследовательских работах по механике грунтов и фундаментостроению численных методов, в частности, метода конечных элементов и метода граничных элементов. При этом роль исследователя сводится к построению определяющих уравнений и указанию простых и не очень простых экспериментов, из которых должны определятся постоянные и функции,входящие в определяющие уравнения. Вопросы существования, единственности и корректности поставленных задач не рассматриваются.

На этом пути использования численных методов появляются трудности, еще серьезно не обсуждавшиеся, но уже очевидным образом тормозящие внедрение достижений современной механики грунтов в широкую практику проектирования. Эти трудности связаны с оценкой всевозможных погрешностей, модельных и вычислительных, а также с существенной и неустранимой неопределенностью исходных данных.

Использование компьютеров для решения отдельных задач в традиционной технологии проектирования не может привести к существенному повышению качества проектов. Чтобы быть эффективным, компьютерное проектирование должно полностью использовать заложенную в компьютерах возможность проведения громадной вычислительной работы. Средства проектирования -компьютеры придают проектированию принципиально новые черты, позволяют ставить и решать задачи, нерешаемые в рамках традиционного проектирования, например, задачу получения оптимального проекта, для которого совокупность целевых функций (себестоимость, трудозатраты, материалоемкость, продолжительность работ, осадки, крены, и тд.) должна принимать возможно меньшие значения. Это приводит к необходимости решения задач структурной и параметрической оптимизации, как правило, многопараметрических и многокритериальных.

Цепью настоящей работы является :

Развитие аналитических методов расчета плоских предельных полей напряжений, получение точных нижних оценок несущей способности фундаментов на грунтовых основаниях. и

Развитие; методов оптимизации проектов фундаментов на стадии эскизного (научно-исследовательского) этапа проектирования.

Научная новизна.

Развиты аналитические методы расчета плоских предельных полей напряжений. Получено аналитическое решение задачи о предельном напряженном состоянии невесомого грунтового основания, обладающего трением и сцеплением, в котором граница упругого ядра под штампом определяется совместно с полями напряжений. Найдены формулы несущей способности грунтовых оснований, анизотропных по сопротивлению сдвигу. Получены формулы несущей способности грунтовых оснований, среда которых обладает нелинейным сопротивлением сдвигу. Построены точные нижние оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

Рассмотрена кинематика сплошной среды. Получены точные верхние оценки несущей способности штампов и гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях.

Развиты методы оптимизации проектов фундаментов на стадии эскизного (научно-исследовательского) этапа проектирования, реализованные в программном комплексе АПОФБОС. Модули ПК использовались также для оптимизации верхних оценок несущей способности.

Практическая ценность работы.

Найденные оценки несущей способности фундаментов образуют "коридор", в который должно попадать значение, вычисленное в численном эксперименте, что позволит контролировать численные расчеты. Полученные оценки также непосредственно могут бьггь использованы в проектировании.

Результаты работы ПК АПОФЕОС являются исходными данными дня существующих пакетов программ, осуществляющих разработку рабочих чертежей фундаментов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на региональной школе-семинаре (Новороссийск, 1986),на IV всесоюзном совещании по фундаментостроению (Уфа, 1987) ,на конференции по САПР (Челябинск, 1988), на III республиканской научно-технической конференции по САПР ОС (Ростов-на-Дону, 1990) , на IV Школе-семинаре по фундаментостроению и охране геологической среды (Россия, Сочи, 1992), на региональной конференции (Ростов-на-Дону, 1994), на IV Российской конференции с иностранным участием (Санкт-Петербург, 1993), на I Европейской конференции по моделированию процессов в строительной индустрии (Германия, Дрезден, 1994), на международной конференции ВОСТОК-ЗАПАД "Информационные технологии в

13 проектировании"(Россия, Москва, 1994), на Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Санкт-Петербург, 1995), на международной научно-практической конференции (Ростов-на-Дону,1997), на XIV Международном Конгрессе по МГиФ (Германия, Гамбург, 1997).

1. Аналитические методы расчета плоских предельных полей напряжений.

В разделе рассматривается теория предельного напряженного состояния грунта, основание которой заложены в трудах К. Кулона и Л. Прандшя. Особое значение для развития теории имеют работы В. В. Соколовского, обобщенные в известной монографии "Статика сыпучей среды" [I].

В. В. Соколовский большое внимание уделял построению численного метода характеристик для решения гиперболической системы квазилинейных дифференциальных уравнений, определяющих плоское предельное напряженное состояние. Отметим, что метод линеаризации уравнений с помощью замены местами зависимых и независимых переменных, использованный В. В. Соколовским вслед за С. А. Христиановичем [2], в принципе не является необходимым для численного метода характеристик. В настоящее время развиты и многие другие эффективные численные схемы решения, основанные на вариационных принципах.

Интересный частный случай невесомого грунта по мнению автора диссертации следует изучить более подробно. Именно в этом случае замена местами зависимых и независимых переменных позволяет получать точные аналитические замкнутые решения задач о предельном напряженном состоянии, которые могут быть использованы для построения точных нижних оценок несущей способности строительных конструкций на грунтовом основании. При этом важная роль отводится приближенному приему [3] по учету собственного веса грунта.

Для облегчения восприятия материала данного раздела автор приводит свои доказательства отдельных малоизвестных формул, например, уравнений Дженне.

Развиваемая ниже теория предельного равновесия невесомого грунта отличается от классической работы [1] в следующем:

- изложение теории инвариантно относительно нескольких основных условий прочности;

- концепция условия прочности грунта допускает механизм разрушения структуры грунта типа "затекания пор";

- показана возможность представления любого предельного напряженного состояния аналитической формулой в виде интеграла от функций, определяющих краевые условия, и функции Бесселя нулевого порядка;

-указано правило точного сложения предельных напряженных состояний общего вида и приведены примеры его использования.

Заключение диссертация на тему "Оценки несущей способности системы "фундамент - грунтовое основание" и оптимизация проектных решений"

По результатам диссертационного исследования можно сделать следующие выводы. ВЫВОДЫ.

3. Обобщен прием В. В. Соколовского по приближенному учету веса грунта на случай различных условий прочности.

5. На основе применения экстремальных принципов теории пластичности получены верхние и нижние оценки несущей способности гибких железобетонных фундаментов на грунтовых основаниях. Данные оценки образуют "коридор" который содержит неизвестную, величину несущей способности. Появляется возможность контроля численных экспериментов.

11. Предложено структурную оптимизацию проектов фундаментов и оснований проводить по технологии экспертных систем. Созданы первые варианты экспертных систем.

В результате выполнения диссертационной работы открываются перспективы получения аналитических замкнутых решений предельных задач для произвольной поверхности текучести. При рассмотрении поверхностей текучести как временных поверхностей текучести, возможны и аналитические решения более сложных задач теории пластичности грунтовой среды. Автор также считает, что при определенной модификации пошагового метода конечных элементов, когда на каждом шаге нагружения грунтовое основание "подтекает", соответствующие нагрузки можно интерпретировать как верхние оценки.

Заключение.

Задачи теоретических исследований, проведенных в данной диссертации, как правило, вытекали из противоречий, вскрытых в результате анализа многочисленных и многолетних лотковых модельных испытаний, проведенных различными авторами на строительном факультете Новочеркасского государственного технического университета.

Так, стандартные испытания плотного песка на сдвиг, обработанные стандартным образом, дают прочностные характеристики, которые при подстановке в формулу СНиП ( [57], формула 16) и даже в формулу Прандгля дают величину предельной нагрузки превышающие экспериментальные значения в 3-4 раза. Выход из этого положения, который нельзя назвать вполне научным, отдельные специалисты видели в подборе прочностных характеристик таким образом, чтобы результат вычислений по теоретическим формулам совпадал с опытными значениями разрушающей нагрузки. Данная проблема решена в пятом разделе диссертации нахождением аналитического решения для условия прочности в виде нелинейной зависимости между главными напряжениями, определенного по результатам испытаний на сдвиг методом наименьших квадратов.

С понятием криволинейной поверхности текучести связан важный вопрос о несущей способности структуры макропористого грунтового основания и об ограниченном пластическом течении типа "затекания пор". Этот вопрос также исследован в пятом разделе диссертации.

Опытные значения несущей способности гибких железобетонных фундаментов были с одной стороны меньше, чем в случае штампов таких же размеров, с другой стороны значительно превышали значения теоретической разрушающей гибкий фундамент нагрузки, вычисленной при предположении о равномерности эпюры контактных нормальных напряжений. В этом несовпадении проявлялся эффект концентрации контактных давлений у оси нагрузки. Попытки учесть этот эффект заданием формы контактных давлений, не привели к универсальному решению. Эта проблема была решена в третьем разделе диссертации путем построения аналитических нижних и верхних оценок несущей способности системы "гибкий железобетонный фундамент - грунтовое основание". Нижняя и верхняя оценка образуют "коридор", который содержит неизвестное значение несущей способности системы.

Данный "коридор" необходимо использовать для контроля результатов численного эксперимента. Необходимость такого контроля вытекает хотя бы из того, например, что пятипроцентное изменение утла внутреннего трения плотного песка вызывает двукратное изменение несущей способности.

С целью построения аналитических нижних оценок была проанализирована теория предельного напряженного состояния и получены статически допустимые поля напряжений под ленточными фундаментами. Математической основой получения нижних оценок является возможность линеаризации уравнений теории предельного напряженного состояния путем замены местами зависимых и независимых переменных. То, что замкнутые аналитические решения получены только для невесомого грунта не является сильным ограничением, так как, во -первых, учет собственного веса грунта методом В. В. Соколовского сохраняет оценку как нижнюю, а во-вторых, в случае разрушения гибких железобетонных фундаментов зоны разрушения в грунтовом основании несравненно меньше и, следовательно, уменьшается влияние собственного веса грунта на несущую способность.

Так как предложенный в диссертации метод определяет множество верхних оценок, то появляется задача нахождения лучшей из них, т. е. наименьшей. Метод оптимизации верхней оценки и метод параметрической оптимизации, разработанный автором, совпадают и связывают первые пять разделов диссертации с шестым, посвященным оптимизации проектных вариантов на стадии научно-исследовательского этапа проектирования, в единое целое.

Таким образом диссертация представляет собой исследование, органично связанное целью и методами.

Автор не включил в текст диссертации свои работы по упругопластическому деформированию грунтовых оснований [125,126,127,

128,129, 130,160 ], отличающиеся по методам и используемым моделям и получившие, в частности, дальнейшее развитие в кандидатских диссертациях В. В. Шматкова, А. И. Субботина, А. И. Калякина. Не включена также работа [163], являющаяся приложением, полученных в диссертации результатов.

Библиография Дыба, Владимир Петрович, диссертация по теме Основания и фундаменты, подземные сооружения

1. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. -3-е изд.-М: Гостехиздат, 1960. -243 с.

2. Христианович С.А. Плоская задача математической теории пластичности при внешних силах, заданных на замкнутом контуре //Математический сборник,-М, 1938.-Т 1, вып. 4.

3. Соколовский В.В. О приближенном приеме в статике сыпучей среды // Прикл. матем.и механ.-1952: Т. 16, вып.2.- С 246-248.

4. Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов.-Ростов-н/Д: Изд.-во Рост, ун-та, 1989.- 608 с.

5. Курант Р. Уравнения с частными производными / Пер. с англ.-М.:1964.-836с.

6. Дыба В.П., Лифаное В.В. Перераспределение давления через грунт на абсолютно гибкую подпорную стенку // Изв. Сев.-Кав.науч. центра высш. школы. Техн. науки,- 1984.- Nbl.- С. 27-30.

7. Дыба В.П., Лифаное В.В. Определение формы абсолютно гибкой подпорной стенки и напряженного состояния грунтовой засыпки// Изв. Сев.-Кав.науч. центра высш. школы. Техн. науки,- 1985,- №1,- С. 79-81,

8. Сергеев Б.И. и др. Основы расчета грунтонаполняемых оболочек // Тр. ЮжНИИГиМа.-Новочеркасск, 1976, вып 24.- С89-98.

9. Магула В.Э. Судовые эластичные конструкции.-Л.:СудостроениеД978.-263с.

10. Будин А.Я. Тонкие подпорные стенки для условий Севера.-Л.:Стройиздат, 1982.-288с.

11. Магула В.Э., Москаленко Н.Д. Статика гибких стенок под давлением несвязной сыпучей среды //Строительная механика и расчет сооружений.- 1970.- № 4.- С.5-9.

12. Курдюмов В.И, К вопросу о сопротивлении естественных оснований.- СПб, 1891.- С. 31-35.

13. Минцковский М.Ш. Об упругом ядре в песчаном основании под предельно нагруженным штампом //Основания и фундаменты,-1957.18, 19.-С. 20-25.

14. Кандауров И.И., Аксенов Е. М., Матвеев В. П. Расчет напряженного состояния и осадок оснований с применением цифровых вычислительных машин: Пособие по проектир.- Л.:Стройиздат, 1969.-191с.

15. MühsH., Kahl Н. Ergebnisse von Probebekastungen auf grossen1.stflachen, zur Ermittung der Bruchlast im Sand. Degebo, H. 14,1961//Die zulassige Belastung von Sand auf Grund mehrere Versuche und Erkenntnisse. Degebo. H. 10,1963.

16. Ломизе Г.М. и др. Исследование закономерности развития напряженно-деформированного состояния песчаного основания при плоской деформации/Юснования, фундаменты и механика грунтов. -1972.- № 1.- С,4-8.

17. Мурзенко Ю.Н. Экспериментально-теоретические исследования силового взаимодействия фундаментов и песчаного основания. Дис. . докт. техн. наук.- Новочеркасск, 1972.-574 с.

18. Кагановская С.Е. Исследование устойчивости глинистого основания с помощью экранов //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1973.- №3.- С.29-31.

19. Евдокимов П.Д. и др Сопротивление грунтов сдвигу: Доклад 1/17 // Труды VIII Международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению. -М, 1973.-Т. 1, Ч. 1.-С. 131-138.

20. Куликов К.К Экспериментальные исследования совместной работы плотного песчаного основания и сборных ленточных фундаментов: Дис. канд. техн. наук,- Новочеркасск, 1969.- 203с.

21. Криворотов А.П. О распределении касательных напряжений в зоне формирования грунтового ядра //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1975.- № 1.- С. 35-38.

22. Кананян A.C. Экспериментальное исследование устойчивости основания конечной толщины //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1970 -№ 2.-С.12-15.

23. Крыжаноеский А.Л., Харин Ю.И. Использование закона Кулона в решении задач предельного состояния основания //Основания, фундаменты и механика грунтов. -1983.- № 2. -С. 24-27.

24. Галашев Ю.В. Упругопластические деформации в песчаном основании круглого штампа: Дис. канд. техн. наук. -Новочеркасск, 1986.-180 с.

25. Ketter F. Bestimmung des Druckes an gekrümmten Gleitflächen, eine Aufgabe aus der Lehre von Erddruck. -Berl., 1903. -126s.

26. Prantdle L. Uber die Härte plastischer Körper //Göttingen Nachrichten.-1920.- S. 125.

27. CaquotA, Kerisel J. Traite de mecanique de soil.- Paris, 1948.- 387s.

28. Ноеоторцее В. И. Уточнение формул для расчета устойчивости оснований сооружений //Известия НИИГ. -М., 1938. -Т. 24.- С.201-205.

29. Голушкевич С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс.- М.: Гостехиздат,1957. -288с.

30. Митинский А.Ю. Осесимметричная задача теории пластичности и проба Бринеля //Прикладная математика и механика. -1944. -Т. VIII, Вып. З.-С. 201-224.

31. БерезащевВ.Г. Расчет оснований сооружений.

32. Л.:Госстройиздат, 1970.,-207 с.

33. Бент Хансен. Приближенный метод расчета зоны разрушения в глинах //Доклад 3/15 на VI Международном конгрессе по механике грунтови фундаментостроению.- Канада, 1965. -С. 31-37.

34. Zaharescu Е. Contribuai la studiul capacitiv portante a Fundatiilor.-Bucurest, 1961. -372 c.

35. Meyerhof G. G. The ultimate Bearing Capacity of Foundations on slopes // Proc. of Fourth Inter. Conf. on Soil Mech. P. 115-119.

36. Бугров А.К. и др. Некоторые результаты решения смешанных задач теории упругости и пластичности грунтов оснований //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1978.- № 3.- С. 35-39.

37. Голъдин А.Л. и др. Упругопластическое деформирование основания жестким штампом //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1983.- № 5. -С. 25-27.

38. Горбунов-Посадов М.И. Устойчивость фундаментов на песчаном основании. -М.: Гостехиздат, 1962.- 96 с.

39. Ъ9.3арецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов.- М.:Наука,1967.270 с.

40. Копейкин B.C., Соломин В.И. Расчет песчаного основания с помощью физических и геометрически нелинейных уравнений //Основания, фундаменты и механика грунтов. -1977.- № 1. -С. 30-32.

41. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред.-М.: Недра, 1984.-232 с.

42. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений.-М.: Стройиздат, 1980.-137 с.

43. Калаев А.И. Несущая способность оснований сооружений. -JI.: Стройиздат, 1990. -183 с.

44. Строганов A.C. Анализ плоской пластической деформации грунта // Инженерный журнал. -1965.- Т. V, Вып. 4.- С. 67-72.

45. Широков В.И., Соломин ВН., Малышев М.В., Зарецкий Ю.К. Напряженное состояние и перемещение весомого нелинейно-деформируемого грунтового полупространства под крупным жестким штампом //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1970.- Ко 1.- С. 25.

46. Гениев Г.А. К вопросу обобщения предельного равновесия сыпучей среды //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1968. № 2. С. 1-2.

47. Вялое С.С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов. -М.: АН СССР, 1969.- С.191.

48. Федоровский В.Г. и др. Жесткий штамп на нелинейно-деформируемом связном основании (плоская задача) //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1975.- № 1. -С. 41 -44.

49. Дыба В. П. Предельное напряженное состояние основания под фундаментами конечной жесткости. //Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом: Межвуз.сб. /Новочерк. политех, ин-т.- Новочеркасск, 1982. -С.57-64.

50. Дыба В.П., Скибин Г.М. Анализ предельного состояния основания под шероховатым ленточным фундаментом //Нелинейная механика грунтов: Тр. IV Российской конф. с иностр. участием: СПб, 1993.-Т1,-С. 98-103.

51. Политое С. И. О моделировании схемы разрушения железобетонного фундамента под колонну на песчаном основании //Напряженно-деформированное состояние оснований и фундаментов: Сб. науч. тр./Новочер. политех, ин-т.- Новочеркасск, 1977.-С. 36-40.

52. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математическойтеории упругости. -М.: ДН СССР, 1966.-648с.

53. Фрейденталь А.Б., Гейрингер X. Математические теории неупругой сплошной среды. -М: Физматгиз, 1962.-341с.

54. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1985.- 480 с.

55. Строительные нормы и правила. Основания зданий и сооружений. СНиП 2.02.01-83. -М.: Стройиздат, 1985.- 40 с.

56. Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий.- М.: Стройиздат, 1986. -304 с.

57. Горбунов-Посадов М. И., Шаликова Т. АСоломин В. И. Расчет конструкций на упругом основании.-М: Стройиздат, 1984.-679с.

58. Кола Р., Немек И. Моделирование взаимодействия в системе грунт-сооружение.-Прага: Академия, 1989.-334 с.

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

60. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругосги.-М.: Наука, 1980.-304 с.

61. Мурзенко А.Ю. Расчет прочности железобетонных внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментов кинематическим методом предельного равновесия //Взаимодействие сплошных фундаментных плит с грунтовым массивом: Межвуз.сб. /Новочерк. политех, ин-т.

62. Новочеркасск, 1982.- С.70-78.

63. Работное Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- 2-е изд., испр.- М,: Наука, 1988. -712 с.

64. Дыба В.П. Оценки несущей способности железобетонных фундаментов //Исследования и компьютерное проектирование фундаментов иоснований: Сб.тр./Новочерк. гос.-техн. ун-та.- Новочеркасск, 1996.- С. 1025.

65. Соболь И.М. Многомерные квадратурные формулы и функции Хаара.- М.: Наука, 1969.- 288 с.

66. Фурса В. М. Строительные свойства грунтов в районе Ленинграда.-JI., Стройиздат, 1975.- 142 с.

67. Филимонов В. А. Исследование анизотропных прочностных свойств намывных несвязных грунтов и золы //Изв. ВНИИГ.- 1974.- Т. 106.-С. 280-286.

68. Школа А. В. Анизотропия прочностных свойств лессовыхгрунтов и расчет несущей способности с ее учетом //Лессовые просадочные грунты как основания зданий и сооружений. Кн. 2. Ч. 2.-Барнаул, 1990,- С 212-217.

69. Lo К. Y. Stability of slopes in anisotropic soil //J. of Soil Mech. and Found. Div., Proc. ASCE.- 1965.- V. 91, № SM4.- P. 85-106.

70. Krizek R. L Fabric effects on strength and deformation of kaolin clay //Proc. of the IXICSMFE.-Tokyo, 1977,- V. 1.- P. 169-176.

71. Miura S., Toki S. Anisotropy in mechanical properties and its simulation of sand sampled from natural deposits //Soil and Found.- 1984.- Y. 24, № 3.-P. 69-84.

72. Symes M. I. и др. Undrained anisotropy and principal stress rotationinsaturated sand //Geotechnique.- 1984.- V. 34, № 1.- P. 11-27.

73. Батугин С. А. Анизотропия массива горных пород.-Новосибирск.: Наука, 1988.-86 с.

74. Бугров А. К, Голубев А. Анизотропные грунты и основания сооружений.-СПб.: Недра, 1993.-245 с.

75. Гениев Г. А. Плоская деформация анизотропной идеальнопластической среды //Строительная механика и расчет сооружений.- 1982, № 3.- С. 14-18.

76. Голубев А. И. О применении ассоциированного закона пластического течения к анизотропным грунтам //Изв. вузов.

77. Строительство и архитектура,- 1983.- № 9.- С. 23-26.

78. Капустянский С. М. Упругопластическая дилатансионная модель анизотропных сред //Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли.- 1985.- Ко 8.- С. 50-59.

79. Капустянский С. М. Анизотропия геоматериалов //Итоги науки и техники. Механика деформируемого твердого тела. 1986.- Т. 18.- С. 58113.

80. Карамышвв А. С„ Набоков И. М Особенности расчета фундаментов промышленных и транспортных объектов, расположенных на анизотропных пойменных отложениях //Тр. БИИЖТ.- 1977.-Ко 158.-С.60-64.

81. Лапкин В. В. Влияние поперечной анизотропии на напряженно-деформированное состояние основания, нагруженного ленточным фундаментом//Основания, фундаменты и механика грунтов.-1975.-Ко З.-С. 37-39.

82. ЛушниковВ. В., Вулис 77. Д. Некоторые результаты исследования анизотропии грунтов методами компрессии и пенетрации И Основания, фундаменты и механика грунтов,-1972.-№ 3.-С.26.

83. Орнадский Н. В. Механика грунтов.- М.: Изд-во Моск. унта, 1962.-447с.

84. Рогаткина Ж. Е. Влияние анизотропности глинистых грунтов на их физико-механические свойства Н Основания, фундаменты и механикагрунтов.-1967.-№ 1.-С. 14-15.

85. Руппенейт К. В., Бронштейн М. ИДолгих М. А. Решение осесимметричной упругопластической задачи для анизотропного грунта // Основания, фундаменты и механика грунтов.-1973.-№ 4.-С. 26-29.

86. Соколов Б. А. Анизотропия глинистых грунтов со слоистой текстурой и ориентированной микротекстурой //Грунтоведение и инженерная геология. -М., 1975. -С.6 .

87. Ухов С. Б., Семенов В. В. Расчет перемещений и напряжений в анизотропных скальных породах методом конечных элементов //Гидротехническое строительство.- 1973.- № 2.- С. 33-38.

88. Школа А. В. Расчет несущей способности анизотропных по сопротивлению сдвигу нескальных оснований гидротехнических сооружений //Гидротехническое строительство.- 1989.- JNo 4,- С.22-24.

89. Duncan I. М., Seed Н. В. Strength variation along failure surface in clay //1. Soil Mech and Found. Div., ACSE.-1966.-V. 92.6.-P. 81-104.

90. Lok Y., Marin I. P. Strength anisotropy and time effects of two senditive clay // Canad. Geotechn. L-1972.-V. 9.-P. 261-277.

91. Barden I. Stresses and displacement in a cross anisotropik soil // Geotechnique.- 1963.-Vol. XIII, N. 3.-P.301-306.

92. Дыба В.П. Несущая способность анизотропных по сопротивлению сдвигу грунтовых основаних, нагружаемых полосовойнагрузкой с пригрузкой. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т, 1995. -9с. Деп. в ВИНИТИ 19.07.95, №2207-В95.

93. Абелев Ю. М., Абелев М. Ю. Основы проектирования строительства на просадочных макропористых грунтах.-М.: Стройиздат, 1979.-271 с.

94. Вялое С. С. Реологические основы механики грунтов.-М.: Высшая школа, 1978.-447 с.

95. Долматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты.-Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.-415 с.

96. Клейн Г. К Строительная механика сыпучих тел.-М,: Стройиздат, 1977.-256 с.

97. Коновалов П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий.-М.: Стройиздат, 1988.-267 с.

98. Мустафаев А. А. Основы механики просадочных грунтов.-М.: Стройиздат, 1978.-263 с.

99. Переделъский А. В., Ананьев В. J7. Набухающие глинистые грунты Северного Кавказа.-Ростов -н/Д: Изд.-во Рост, ун-та, 1987.-144 с.

100. Петру хин В. П. Строительные свойства засоленных и загибсованных грунтов.-М.: Стройиздат, 1980.-120 с.

101. Петру хин В. П. Строительство сооружений на засоленных грунтах.-М.: СтройиздатЛ 989.-261 с.

102. Платонов А. П. Теоретические основы и практические способыприменения смол холодного отверждения для укрепления грунтов в транспортном строительстве.-Л., 1972.-177 с.(Воен. акад. тыла и тр-та)

103. Ройтман А. Г. Деформации повреждения зданий.-М.: Стройздат, 1987.-159 с.

104. Сорочан Е. А. Строительство сооружений на набухающих грунтах. М.: Стройиздат, 1989.-312 с.

105. Тер-Мартиросян 3. Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов.- М.: Высшая школа, 1986.- 292 с.

106. Тер-Мартиросян 3. Г. Реологические параметры грунтов и расчеты оснований сооружений.-М.: Стройиздат, 1988.-267 с.

107. Токин А. Н. Фундаменты из цементогрунта.-М.: Стройиздат. 1984.-160с.

108. Широкое В. Н., Мурашев А. К. Расчет осадок оснований с учетом структурной прочности грунтов //Основания, фундаменты и механика грунтов.-1988.-№5.-С. 21-23.

109. Цытович Н. А., Тер-Мартиросян 3. Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве.- М.: Высшая школа, 1981.-292 с.

110. ГОСТ 26518-85. Грунты. Метод лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости при трехосном сжатии /Гос. Ком. по делам сгроительства.-М., 1985.-20 с.

111. Флорин В А. Основы механики грунтов. Т. 2.-JL: Госстройиздат, 1961-543 с.

112. Chen F.H. Foundaions on expansive soil.- Amsterdam, 1988.- 463 p.

113. Дыба В. П., Галашее Ю. В. Исследование пластических явлений в плотном песчаном основании при осесимметричной нагрузке.-Новочеркасск, 1978.-Деп. в ЦИНИС 1978, Ко 970.

114. Дыба В. П., Галашее Ю. В. К выбору нижней границы сжимаемой толщи основания//Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз.сб./Новочерк. политех, ин-т.- Новочеркасск, 1990. -С. 124-129.

115. Мурзенко Ю. Н., Дыба В. П. Дилатансионные процессы в грунтовом основании моделей фундаментов //Механика грунтов и фундаментосгроение: Тр. Рос. конф. по механике грунтов и фундаментостроению: В 4-х ч.- СПб, 1995.-Ч. 3.- С. 478-483.

116. Региональные строительные нормы. Ленточные и свайные фундаменты. Изыскания, проектирование и устройство в зоне Северного Кавказа (Проект).- Ростов-на-Дону: СевкавНИПИагропром, 1996.- 27 с.

117. Ильюшин А. А. Механика сплошной среды,- 2-е изд, перераб. и доп. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978.- 287 с.

118. Тру едет К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред / Пер. с англ.- М: Мир, 1975.- 592 с.

119. Дыба В. 77., Мурзенко Ю. Н. Распределение деформаций в полупространстве под действием полубесконечных нагрузок //Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки.-1975.-№4.-С. 72-75.

120. Дыба В. 77. Развитие приближенного метода сложения упругопластических решений для полубесконечных нагрузок //Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов: Межвуз. сб.-Новочеркасск: НПИ, 1979.-С. 85-90.

121. Дыба В. 77., Шматков В. В. Упругое основание ограниченной распределительной способности //Исследование и расчеты оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Межвуз. сб. -Новочеркасск: НПИ, 1986.-С. 23-32.

122. Дыба В. 77., Калякин В. Н. Развитие упругопластического состояния сплошной среды вокруг заглубленных сооружений

123. Использование достижений нелинейной механики грунтов в проектировании оснований и фундаментов: Тез. докл.Н Всесоюз. конф.-Йошкар-Ола, 1989.-С. 55-56.

124. Руководство по выбору проектных решений фундаментов.- М.: Стройиздат, 1984.-193с.

125. Васильков Г. В. Об одном методе решения физически нелинейных задач строительной механики //Стр. мех. и расчет сооружений.-1985.-№6.-С. 13-16.

126. Васильков ГВ. Об одном варианте определяющих уравнений пластического деформирования дилатирующих сред //Стр. мех. и расчет сооружений.-1987.-Ш .-С. 44-48.

127. Васильков Г. В., Панасюк Л. Н., Кудинов О. Е. О решении нестационарных задач строительной механики прямыми методами //Стр. мех. и расчет сооружений.-1989.-№1.-С. 52-56.

128. Дидух Б. И. Упругопластические деформации и, течение наклонного слоя грунта //Изв. АН СССР. Механика твердого тела.- 1972.-№1.

129. Дидух Б. И., Аль-Хадж Ахмет Лютфи. Исследования по механике сыпучей среды на основе модели межзернового взаимодействия //Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений: Сб. тр.- М.: Изд-во УДН, 1984.-С.89-100.

130. Артоболевский И. И., Сергеев В.И.,Соболь И.М., Статников Р. БОб использовании ЭВМ при постановке задач оптимальногопроектирования машин// Докл. АН СССР.- 1977.- 233, №4.-С.567-570.

131. Соболь КМ. О наилучших равномерно распределенных последовательностях //Усп. матем.наук,- 1977.- 32, № 2.- С.231-232.3i5

132. Соболь И. M., Статников Р. Б. ЛП-поиск и задачиоптимального конструирования //Проблемы случайного поиска. -Рига: Зинатае, 1972- № 1.- С.117-135.

133. Антонов И. А., Салеев В. М. Экономичный способ вычисления Л Непоследовательностей //Журн. вычисл. матем.и матем. физ.ю- 1979.19, №1.- С. 243-245.

134. Соболь И. М., Статников Р. i?. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. -M.: Наука, 1981. -110 с.

135. Моисеев H. Н. Математические задачи системного анализа: Учеб.пособие для вуза.М., Наука, 1981 .-487с.

136. Теория выбора и принятия решения: Учебн.пособие для вузов. И.М. Макаров, Т.М. Виноградская, АЛ. Рубчинский, В.Б. Соколов..- М.: Наука, 1982.-327C.

137. Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М., Наука, 1982.-254с.

138. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем / Пер .с англ. -М.: Мир, 1971.-400с.

139. Вязгин В. АФедоров В. В. Математические методы автоматизированного проектирования.- М.: Высшая школа, 1989.- 184 с.

140. Андерсон М. С., Арман Ж.-Л., Apopa Дж. С. и др. Новые направления оптимизации в строительном проектировании /Пер. с англ.-М: Стройиздат, 1989. -587 с.

141. Stadler W. Preference optimality in multi-criteria control and programming problems //Nonlinear Anal. Theory Methods, Appl.- 1980.- V. 4, № 1,-P. 51-65.

142. Leitmann G. Some problems of scalar and vector- valued optimization in linear viscoelasticity //JOTA.- 1977,- V. 23, №1.-P. 93-99.

143. Baier H. Mathematische Programmierung zur Optimierung von Tragwerken insbesondere bej mehrfachen Zielen : Dissertation D 17.- Darmstadt, 1978.

144. Koski J. Trus Optimization with Vector Criterion. //Tampere University of Technology, Publications 6.-Tampere( Finland), 1979.

145. Koski J., Silvennoinen R Pareto optima of isostatic trusses // Comp. Melh. Appl. Mech. Engrg.- 1982 V.31.- P.265-279.

146. Osyczka A. An appoch to multi- criterion optimization for structural design //Proceedings, Jntl Symposium on Optimum Structural Design.- 1981, Tucson, Arizona

147. Pao S. S., Hati S. K. Game theory approach in multi- criteria optimization of function generating mechanisms //Tpans, ASME, J. of Mechanical Design.-1979,-V. 101,-P. 398-405.

148. Dyba V. P. a ^. Fundamentals of optimal computer projecting of construction foundations // First European Conference on Product and Process Modelling in the Building Industry: Abstracts. Dresden, Germany, EU, October, 5-71994.-Dresden,1994.-P. 47.

149. Воронцов Г.В., Дыба В. П. Теорема о простом нагружении упругопластических моделей конструкций из устойчивых материалов //Изв. вузов Сев.-Кавк. региона. Техн. Науки.-1996.- №3.-С 142-150.4

150. Дыба В. П., Скибин Г. М. Оценка предельного состояния системы "фундамент- грунтовое основание" с помощью программного комплекса ПРЕСС. // Материалы междунар. науч.-практ. конф.: Тез. докл. Ростов н/Д : РГСУ, 1997.,С 63.

151. Дыба В. П., Устинова О. Е. Анализ теоретических и экспериментальных данных о несущей способности фундаментов на песчаном основании. // Материалы междунар. науч.-пражт. конф.: Тез. докл. Ростов н/Д : РГСУ, 1997.-С 62.

152. West. International Conferense "Information technology in design EWITQ'94: Proceedings. Moskow, Russia, 5-9 September 1994.-M., 1994,-Part l.-p. 204-206!

153. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему /Пер. с англ.-Энергоиздат, 1991.-204с.

154. Дыба В. П, Луценко А. К. Применение экспертной системы вкомпьютерном проектировании оснований и фундаментов //Механика грунтов и фундаментостроение: Тр Рос. конф. по механике фунтов | и фундаментостроению: В 4-х ч.-СПб, 1995.-Ч.2-С.292-297 |

155. Дыба В. П., Скьбин Г. М. Верхние оценки несущей способности ленточных фундаментов// Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1997.-№ 6.- С. 2-6.

156. Основания и фундаменты: Справочник/ Г.И. Швецов, И.В. Носков, А.Д. Слободян, Г.С. Госькова; Под ред. Г.И. Швецова,- М.: Высш. шк., 1991.383 с.

157. Григорян А.А. Деформируемость лессового грунта при различном; напряженном состоянии //Механика грунтов: Сборник трудов № 43 НИИОСПа. Госстройиздат, М.,1961, С. 13-26.

158. Дыба В.П. Несущая способность грунтовых оснований для условияi

159. Новочерк. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск; НГТУ, 1997, С.221-225.• !

160. Дыба В. П., Скибин Г. М. Оценки несущей способности оснований шероховатых ленточных штампов //Материалы международной научно-практической конференции "Строительство-98": Тезисы докладов Ростов н/Д : Рост. гос. строит, ун-т, 1998.С 140-141.

161. Цесарский А. А, Мурзенко Ю.Н. Экспериментальные исследования совместной работы железобетонных плит и песчаного основания // Основания фундаменты и механика грунтов. 1970. №5. - с.7-9.1. УТВЕРЖДАЮ:1. УТВЕРЖДАЮ:7/С>е/7#1998г

162. ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ ПЕРЕДАЧИ НИР ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ

163. Мурзенко ЮН. Дыба В.П., Скибин Г.М., Моргунов В Н. Луценко А.К.)порядке разработки г/б темы по единому наряд-заказу Минобразования РФ, передается дляшробации в реальных условиях проектирования институту1. АО"СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ"

164. Результаты НИР планируется использовать В проектном институте АО СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ"в 1998 1999 г. г

165. Вид и форма использования: Применение в проектной практике при проектировании зундаментов и оснований на научно-исследовательском этапе проектирования

166. Целевая направленность исследований: Оптимизация параметров фундаментов и осно-¡аний, выбор лучшего проектного решения, включая ресурсосбережение и повышение надежно-гги

167. Вид и объем внедрения :Установка ПК АПОФЕОС на автоматизированныераскрыть конкретную рабочую функцию внедряемогорабочие места проектировщиковобъекта, указать масштаб применения)2. Ожидаемая эффективность

168. База для сравнения: существующая нормативная методика расчета и оптимизациизаменяемый вариант или принятые в качестве образцапроектов фундаментовлучшие мировые, отраслевые или отечественные стандарты)

169. Организационно технические преимущества разрабатываемого варианта:

170. Ожидаемые социально-экономические результаты "Сокращение рабочего времени фоектировщика и повышение качества проекта

171. Ожидаемый годовой эффект от внедрения: Определяется для конкретных объектов роектпрования3. Особые условия:

172. Результаты НИР используются на кафедре САПР ОСФ НГТУ в учебном процессе и НИРС с 1993г

173. Вид и форма использования: в виде специальных курсов "Многовариантноепроектирование оснований и фундаментов с использованием САПР" и "Несущая1. Использование1. Ц:о! ~ 5/- ¥ ¿>т

Похожие работы

Строительство
05.23.00