автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Экспериментальное обоснование параметров волновой модели основания для проектирования фундаментов под машины



министерство наули, шсшего образования и технической политики

новосишрский кшерно-строительный институт

11а правах рукописи

ТИШШЯШ Михаил Петрович

удк 624.15

э^ггопжгшыгое обоснопание параметров

волново:! модели основания дол проецирования

слщамшов под кашиш

Специальность 05.23.02 - основания и фундаменты

Автореферат диссертации на соискание ученой степей' кандидата технических наук

Новооибкрок - 1992

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии оснований и фундаментов Новосибирского ин*енерно-строительного института им.В.В.Куйбышева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор | Забылин Михаил Иванович|

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сеймов Валентин Михайлович

доктор геолого-минералоггчеоких наук профессор Швецов Геннадий Иванович

Ведущее предприятие - институт СиборгвнергостроЯ г. Новосибирск

Защита состоится " '< " ср? ■бралАУ&ъ года в 1С часов на заседании специализированного Совета К£С4.С4.Г1

по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Новосибирском инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбышева.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенной печатью просим направлять по адресу: 630008, Новосибирск-8, ул.Ленин-градская.ПЗ, НИСИ на имя ученого секретаря специализированного Совета.

Автореферат разослан ^¿г.

Ученый секретарь специализированного Совета канд.техн.наук, доцент

ОПГАЯ ХАРАл1'ЕРЖТИ:<А РЛБО'Ш

ДОТуа.^.ность паботч. При проектировании фундаментов под магаи-ни с динамическими нагрузками до cirx пор иироко применяются уиро-щешшо, Оеэшшрционнио модели. Прогноз параметров колебаний на ос-иоиа этих иодолеа мохот Сить неточним, Лить в некоторых случаях 11]« удачном подбора динамических характеристик грунтов представляется возможность получить удовлетворительное совпадение расчетных и действительных параметров. Анализ известных работ показывает, что дальнейшее использование расчетов колебаний фундаментов на основе неволнових моделей является ноперспокттшм. Особенно ваяно более точное прогнозирование при проектпро пан и и современных промышленных технологий, насыщенных могшими машяюмх, виброчувствителышми станками, приборами и технологически,™ процесса1.:;!. Не менее важными являются тикхо требования к прогнозу вибрация, воздействующих на человека к экологическую среду.

Поэтому поиск более точных методов расчета Фундаментов на колебания являотся актуальной задачей.

Для этой цели в работе проведены исследования физически более ' оправданной модели системы фундамонт--основание в виде жесткого ко-' леб.шяегося тела на упругом полупространстве. Указанная модель построена на основе представления волнового взаимодействия фундамента с весомым грунтовым полупространством. Волновые модели построони на принципиально отличающихся теоретических подходах от других моделей и являются наиболее Слизкими к действительной работе основания.

В аналитическом отношении эта модель начала впервые разрабатываться Лэмбом при решении задачи о взаимодействии сосредоточенной динамической сгли с унруг;'_м полун])остранством (динамическая аналогия задачи Еуссинеска). Затем решение Ламба использовал Е. Reinnez (1936) при решении задачи о дина-.гаческом взаимодействии круглого, аесткого фундамента с упруг»! полупространством. Однако, при решении этой задачи били сделаны неоправданные допущения и оииски. В I940-5L-x годах теория об осцилляторе на упругом полупространство была широко развита, уточнена л модифицировала б трудах Иехтер О.Я. (1948), Л и. in lan. P.M. (1554). Aznoid. Я. V., ByczojtG.tf.,Waiiuzton. 0.3.(1055), в усъо/i 6. л/. (1956), ¡1льичева В.А. (1965, 1982), Седова 3.;.!. (1972), Таранова З.ГЛ19?:) и др.

Однако эти решения в нормативной литературе не наили практического применения, так как они но подвергались экспериментальной проверки.

Наиболее сомнительным допущением в теории волновых моделей является закон распроделенгл динамических контактных давлений (Д'Л). Аналитические решения в трудах указанных ученых выполнены для различных форм ЖИ - распределенных равномерно, по седлообразной и параболической кривой.

Поэтому в нашей работе была поставлена цель - экспериментально изучить и обосновать условия, предали и возможность применения волновой модели системы фундамент-основание для расчета к проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками. Указанное обоснование выполнено для жестких фундаментов, воспринимающих • от машин вертикальные гармонические или импульсные нагрузки.

Для достижения поставленной дели были решены следующие задачи:

- разработать методику проведения экспериментов и систему црибороо для измерения Д1Д и параметров колебаний;

- исследовать основные закономерности изменения форм »шор Д7Л и соответствующих им параметров колебаш!й Фундаментов;

- разработать методику расчета динамических параметров фундаментов под иашшы;

- обосновать условия, пределы и возможность применения волновой модели для практических расчетов фундаментов на колебания.

Методы исследований:

- экспериментальные работы в специальном лотке, па опытной плсщадкв и в натурных условиях;

- теоретические исследования по ресе1';я> задачи о вертикальных колебаниях фундамента на основе полученных в экспериментах действительных форм эпюр ДКД;

- составление и вычисление алгоритмов по получе;шому аналитическому аппарату на ОШ типа "ВС".

Научная новизна рез'Ш^татов исследовал'.',»:

- разработаны методика проведения экспериментов и системы измерительных приборов для численной оценки Д'.\Д и параметров колебаний;

разработана электрическая схема и конструкция пьезоэлектрически* датчиков для измерения ДКЛ;

- проведены измерения и изучены закономерности распределения Ж'1 по площади подоввы фундаментов в зависимости от частоты колебания, времени и интенсивности действия динамических нагрузок;

- проведены измерения и изучены параметры колебаний фундаментов при соответствующих форма* эпюр ,ГДЯ;

- разработан аналитический аппарат для определения динамически* параметров системы фундамент-основание на основе полученных в вкспериментах форм распределения ДКД;

- обоснованы условия, пределы и возможность применения волновой модели для расчетов и проектирования фундаментов под машины.

Сбоснование и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в работе, подтверждены:

- метрологической обеспеченность«) методик исследований, градуировкой измерительных систем на тарировочных стендах, стабильности тарировочных зависимостей;

- сопоставлением теоретических результатов по предложенным в работе формулам с результатами лабораторных, полунатурных и натурных экспериментов.

Практическое значение работы состоит в разработке методики расчета при проектировании фундаментов под машины, создании программного обеспечения расчетов фундаментов на колебания, в представлении таблиц и графиков для определения отдельных динамических параметров системы при определенных пределах изменения ее характеристик.

Предложение* методика по прогнозированию параметров колебаний является более точной по сравнению с существующими и может быть рекомендована к применению в организациях, занимающихся проектированием фундаментов пол машины различного назначения.

Внедрение результатов.

Результаты исследований широко применяются при выполнении договорных работ на различных предприятиях. По предложенным методам расчитаны фундаменты под испытательные стенды, лесопильные рамы, кузнечные молоты и другие машины.

На заииту наносятся:

- методика проведения экспериментальна Ессладовпний и кэыэ-рснпй ДКД, исследование параметров колабалкй оштшх к натурных фундаментов;

- результаты экспвршзнтальных исследований и гштлепнкх закономерностей изменения форм эпюр ДКД, я соотвэтствущлх км параметров колебаний фундаментов;

- метод решения задача по определены) динамически параметров волновой системы фундамент-основание;

- оценка условий, пределов и возможности применения волновой модели для практических расчетов фундаментов па кол о Сан гл.

Апробация работы

Основние положения и результаты исследований докладывалась ка ХХХУ-ХШШ и ХЬ УП-ХЬ УШ научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава НИСИ (Новосибирск 1970-91 г.г.); на У, УТ и УП Всесоюзных конференциях по динамике оснований, фундаментов и подземных сооружений (Ташкент - 1981г., Нарва - 1985г., Днепропетровск - 1989г.).

Диссертационная работа выполнялась г. соответствии с программой важнейших работ ГКНТ, тема Л 0ЦЮ2.0.01.01Ц.09НЭ.(1981-в5г.г.) по плану госбюджетных работ НИСИ (1981-91 г.г.), по плану договорим работ Сибирского государственного института по проектировании заводе тракторного и сельскохозяйственного машиностроения "Сибгипросоль-хозмап", и Барнаульского научно-производственного центра Всесоюзной координационного Совета ГГГТМ (1976-91 г.г.).

Публикации. По материалам выполненных исследований о публикою! к 8 научных статой и составлено 8 научно-технических отчетов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов.четкрохприложений. Она изложена на 1Р0 страницах основного текста; содержит I рисунков и 9 таблиц, список литературы из 130 наименований.

Структура работы соответствует поставленным основным задачам работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, поставлены задачи, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе изложен краткий обзор трудов по развитию и тенденции совершенствования динамических задач волновых моделей.

В атом направлении рассмотрены работы исследователей: Лзмба, О.Я.Шехтер, Д.Д.Гаркана, В.А.Ильичева, 0.А.Савинова, В.М.Сеймова, И.С.Шейнина, Г.Г.Аграновского, Б.К.Александрова, Б.Г.Алексеева, Н.М.Городачева, В.А.Баранова, Л.П.Винокурова, М.И.Забылинп, В.Н.Закорио, Е.А.Киричека, М.М.Клатцо, А.Д.Кондина, С.А.Коваленко, Н.Д.Красникова, С.К.Лапина, Г.Б.Муравского, В.М.Пятецкого, В.Я.Рудника, А.А.Санниковя, Е.М.Семиженова, Л.Р.Ставницера, В.Г.Таранова, Н.С.Шоен, RJznc¿d, ü. Byc?0/t, P. Quintan E.feissnez, ЕЯ¿cha21, T.Sumf. , & U'bzSuzton и др.

Отмочоцо, что впервые задача о взаимодействии сосредоточенной динамической силы с упругим полупространством была решена Лэмбом (1904г.), известная в литературе как динамическая аналогия задачи Буссинеска. На база этого решения Е. HeLSSDPZ (1936) регаил задачу о колебаниях кесткого фундамента на упругом полупространство от действия гармонической нагрузки. Динамические перемещения были им определены для центра фундамента. Однако в решении Í.RetSSneZ. были допущены ошибки.

В работах О.Я.Шехтер (1948,1966) решение указанной задачи получило дальнейшее развитие. Она определила динамические перемещения как среднио значения для центра и краев фундамента, что снизило их по сравнению с центром фундамента на 2Г£. Креме того в ее работе были исправлены ошибки, допущенные ReiSSfieZ . В обеих работах динамические контактные давления под фундаментом были приняты равномерно распределенными.

В результате решения О.Я.Шехтер были получены формулы для определения характеристик жесткости и демпфирования и параметров колебаний фундаментов. Проведенные en сравнения исследуемой модели с модельп Павлюка-Рауша позволили получить выражение для определения условной присоединенной массы грунта в основании фундамента. В связи с этим был введен термин "весомое полупространство".

Несовпадение динамических параметров двух моделей, частично компенсированное присоединенной мессой грунта, было отнесено к несовершенству модели Павлска-Рауиа.

При сравнении моделей была использована завиагмость коэффициента упругого равномерного сжатия с модулем упругости и кеэф-

фициентом Пуассона со Шлейхеру. Однако позднее било установлено, что указанная зависимость неприменима для грунтових основания. В о вязи с этим причини несовпадений моделей оказались не вияспанпшв,

Дальнейпее развитие волновые модели получили в работах Горо-дачева Н.М., Ильичева В.А., Сеймова ВМ.

в др. В них были решены задачи о динамическом взаимодействии фундамента с основанием при различных видах «пир распределения Д\И. В чаотнооти, в работе Т. ЗиЛ^ (1955) выполнены решения при равномерно распределенное, седлообразной и параболическое формах гпюр ДКД. В работах СеЗмова В.М. исследованы зависимости, определяющие трансформацию эпюр Д'\Д во времени. Задача о нестационарных колебаниях в волновов постановке для квадратного втаипа была реаепа Ильичевым В.А.

Таким образом волновые модели сиотемы ютамп-упругов полупространство при малых колебаниях имеют строгав математические реаеяся. Однако применение их для реальной сиотемы Фундамент-грунтовое основание тробувт экспериментального обоснования, так как грунты обладает целш рядом известных несовершенств. Поэтому различные авторы предлагают ряд методов оценки их свойств. Для волновых моделей основными параметрами грунтовой среды являются модули упругостп, упругого сдвига н коэффициенты Пуассона. Методика их определения почти во всех работах не оговаривается.

Однако ее выбор имеет существенное значение для получения физически обоснованных результатов.В частности, для динамической модели упругого полупространства, очевидно, возможно использовать такие методы, которые базируется на результатах волновых исследования.

По этому вопросу были рассмотрены работы М.И.Забылкна и Е.К.Мой-оойчгос, Н.Д.Красникова, Б.К.Александрова и В.М.Пятецкого, С.Н.Васильева и Г.И.Г^ревича, Ю.И.Гримзы, С.К.Лапина, З.С.Карпушиной, В.Я.Рудника, Г.С.Толкачева, Л.Г.Виноградовой и др. Для поставленных задач нами использовался ультразвуковой метод определения упругих характеристик, разработанный Забылиным М.И. и Мойсейчик Е.К.. Сущность его заключается в пропускании ультразвука через образец грунта при различных значениях статического давления. По зарегистрированным фазам вступления и выгода ультразвуковых сигналов определялась скорость прохождения продольных к поперечных волн, по которым определяются Е/ги //.

Анализ существующих методов расчета фундаментов на колебания показал, что в практике используется обычно приближенные модели основания и фундаментов, не отражащие действительное их поведение. Волновая модель, более близкая к действительной работе основания, вхспериментально слабо обоснована.

Как нами установлено, главным и определяющим фактором несовпадения экспериментальных амплитуд колебаний и резонансных частот является несоответствие форм эпюр теоретических и экспериментальных контактных динамических давлений. Из теории известно, что эпюры ЛИД приняты в ней равномерно распределенными, седлообразными или параболическими. Фактические формы эпюр, как показали нави исследования не совпадают ни с одной из названных. Поэтому этой проблеме были посвящены детальные исследования в работе.

Во второй главе изложена методика вкспериментальных исследований взаимодействия фундаментов с основанием. Для этой цели были использованы две измерительные установки. Одна - виброизмерительная! скомплектованная из датчиков индукционного типа К00-1, осциллографов типа Н041 с интегрирующими гальванометрами типа М00-2, регуляторов масштабности записи осциллограмм типа Р00-1. Вторая - для измерения ДКй; она была разработана и скомплектована автором роботы и состояла из специально изготовленных для этой цели пьезоэлектрических датчиков, конструкция которых показана на рис.1а и комплекта электронной аппаратуры для усиления электрических сигналов и их регистрации.

Датчики ввинчивались в специальные гнезда в опытных фундаментах. Их поверхность совпадала с поверхностью подошвы фундаментов.

Датчики изготовлены из пьезокерамики иирконата-титоната-свинца ЦТС-19, обладающей пьезоэффектом. При механическом воздействии на них возникает ЭДС. Источников питания они но требуют. Зависимость между силой и выработанной ЭДС является линейной О^-о^Р , где О - величина заряда, Кл; Р- величина силы, Н;- пгеэомодуль, (Кл/Ю-Ю-12.

Измеряемое динамическое давление на контакте с датчиком воспринимается крышкой I, которая передает усилие через парик на опорную плитку 2, которая распределяет равномерно давление по поверхности пьеэопластины 3. Комплект пьеэопластин имеет параллельное электрическое соединение.

Сигнал с пъезодатчика, снимаемый на регистрирующий осциллограф типа Ю41, проводится через каскад усилителей предварительного и основного усиления. Все приборы измерительного стенде согласованы по параметрам электрического тока (чувствительность к току, частоты, сопротивления).

Оба измерительных стенда подвергались градуировке на тариро-вочном столе типа ВЭДС-ЮОБ.

Экспериментальные исследования проводились на опытной строительной площадке или в лотке института "СибгипросельхозмавГ. В основании опытной площадки залегали мелкие и средней крупности пески слоем до 9 м; лоток был заполнен мелким песком слоем до 2м, ниже залегали природные суглинки слоем около 8м.

Опытные фундаменты загружались при помощи специально изготовленного вибратора инерционного действия с частотой колебаний от 10 до 40 Гц. В этом диапазоне частот регистрировались осциллограммы виброизмерительной установкой для получения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и измерительным стендом - для получения эпюр

да.

Екло проведено более 100 опытов с загружением фундаментов гармоническими и импульсными нагрузками. Интенсивность нагрузок изменялась при помощи сменных дебалансов на вибраторе и изменением массы ударника на копре. Частота вынужденных колебаний фундаментов изменялась от 10 до 40 Гц.

В результате проведенных опытов были зарегистрированы осциллограммы перемещений (колебаний) фундаментов (более 200) и осциллограммы динамических контактных давлений (около 320) при различных частотах и интенсивности нагрузок.

На рис.2 показаны типичные эпюры ДКД, зарегистрированные при различных частотах и одном из серии моментов дебалансов. На рис.3 представлены графики резонансных кривых при относительно несильных (рис.За) и сильных (рис.36) динамических воздействиях. В первом случае резонансные частоты практически совпадают (линейные колебания), во втором - имеют тенденцию к "сползанию" (проявление нелинейности в колебаниях).

Эксперименты позволили установить:

I. Стенд и датчики по измерению ДКД показали высокую.надежность и стабильность в работе. Тарировочные зависимости до и после опытов не изменились.

а).

^gilfcSi»

I ~ iq¡i:::;!UT, 2 - опорная гшткл, 3 - пгезоглпст-.ши, 4 - кэоля-ш'.оншш деталь, 5 - корпус, 6 - антнпнЛкддиошшЛ к«б«ль mm A3 К, V - горииткчасгля гцюклздса

P;ic. I. a) понстругаил пьезоэлектрического да'.^ыкл;

ó) pucrio.ioeni'.o дат'п'.коп для измерения контактных

дм!.х/-.!4йсп!х даьлешй; d) схе'.ш огштних фундаментов.

0.05 0,15 0,25 0Д5 0Л5 0,55

I10»

зю»

VtO»

510»

та*

6 э.Па

N й

i

ma" 0,76 шм

1-15Гц ; 2-<7,5Гц; 3.-20 гч ; 4-28 Гц, ; 5.-51 Гц ; 6.-34 Ги, ; 7.-35Гц . .

р-,ю. 2. Ха;л:тер;п,'е oiojju kohtöJ'.tiiux да : г:zw, с i -ix д аьл о i.

2. Ни одна из вхспериментальных форы втор ДКД но совпадает с теоретическими. Равнодействующая реакция основания совпадает с амплитудой динамической нагрузки, что подтверадает высокуи точность измерения ДКД.

3. При относительно сильных динамических воздействиях на фундаменты (при Ра/ ¡^0,2) от гармонических и импульсных нагрузок возникает явление трансформации эпюр ДКД как по интенсивности, так и по форме. Этим явлениям следует снижения резонансных частот колебаний, регистрируемых виброиэмерительной установкой.

При снижении интенсивности воздействия форма опер ДКД стабилизируется.

4. Трансформация эшор и "сползание" резонансных частот выводит систему фундамент-основание в режим непрекращающегося изменения динамических характеристик грунтов основания. В связи с тем, что в практике такие явления не встречаются из-за низких отношений % / 1«,то в опытах наибольшее предпочтение отдавалось исследованиям в рамках линейных колебаний.

5. Известные в литературе (Д.Д.Баркан, Б.И.Мардонов, В.Ы.Шаевич) выводы о невозможности использования волновой модели для практических расчетов базировались на экспериментах при сильных воздействиях, поэтому они относятся лишь к случаям нелинейных колебаний.

В третьей главе на основе экспериментально полученных форм эпюр ДКД в пределах рамок линейных колебаний выполнены аналитические выводы расчетных формул для определения характеристик жесткости и демпфирования. Для теоретических выводов указанных формул использованы прямые и обратные преобразования Ганкеля.

Известно (-^ил^, 1954), что динамические давления на контакте штампа с упругим полупространством можно выразить формулой

, с I >

где М(%г„)- функция, зависящая от формы эпюры динамических

контактных давлений. Используя параметры действительных эпюр ДКД можно записать

= м Л,,л, <7, 6, С) .где

МА1- У ¿¿"^сп^Гь,*)* -£»>з)г<1 * "

¿Го Гъ-г<}-(2п*г)(гп+з)п!п!гпГог',,г

0,12 0,(0 0.08

0,06 ДО

т о

6). оц, А2,мм

10 15 20 25 50 35 <¡0

0.го57Н«;£:Мз-0,3837 Нм: Л-мэ »0,^115 Нм;^.-мз- О.шшм; 5.-Ма»Ц7573Нм

10 15 го 25 го 35 40 1-ма-1,1гНм;2-мэ-1,59нм; 3.-М,»2.0Нм ;А-Мэ-2,357Нм

ы/гтт/и,

Рис. 3. Гранки резонансных кривых для

жесткого фундамента при различных уровнях динамических нагрузок

Функция /г по ТЛип^ (1954) кыеет вид

м^к^/й®^ 3 >

где Жкве) «> М(£) - которая получена на основа окспаримйнтялышх форм аггор динамических контактных давлений. Окончательно функция запишется в следующем виде

Л * , < 4)

где Хд, Уп, 2п " коэффициенты при функции Ль^раэложошшл ь ряд функция М(£).

Функция У^ поГ.Гь'Пр (19&4> имеет вид _

/г*тГ/^01 //ли/^-... (5 5

Ео преобразование с учетом функции М ('I ), полученной на основе эксперимента можно выполнить по методике О.Й.Шехтер (1948). Б результате получим

/г тг НМФп, при М'0+6; , ( б )

где4)0/? - функция зависящая от коэффициента Пуассона Принимая=0,25; 0,33; 0,5 получены простые и доступные для практических целой формулы для функций жесткости У/ и демпфирования . Вычисления коэффициентов при относительных частотах колебаний выполнены на ЭВМ типа "ЕС".

При удержании первых трех членов ряда получено:

При у/ = 0,25

- - 0.330(775 ♦ 0.154692во - 0,0035Ь9а4о > ... -

- 0.154456а0 - 0,0177318а3о + 0,0007719а50 - ... +

При^ - 0,33 (7)

J1 = - .0,293386 + 0.133С6а2о - 0.002976а40 + ... -/2 « 0.134089ао - 0.0149368а3о + 0.00063343а50 - ... +

При 0,50

- - 0.215659 + 0.096963а2о - 0.002 Ш5а4о * ... -ш 0Л 0381В5ао - 0.0102074аЗо + 0.00038192а5_ ... +

Функции относительных значений жесткости и демпфирования выразим в вила

пов отличие от полученных на рпо. 4.

Амплитуды вертикальных колебаний, с учетом использования полученных функций хеоткости и демпфирования, юш выразить формулой

Вычисления для условия проводештх опытов дали возможность построить расчетные резонансные кривые. Для оценки точности предложенной методики расчета при помощи виброизмерптельной установки зарегистрированы действительные резонансные кривив.

На рио. 6 для некоторых опытов нанесены расчетные и экспериментальные кривые. Из рисунка 6а видно, что расчетные кривые практически совпадают с экспериментальными. Однако при проявлении нелинейности колебаний экспериментальные кривые в той или иной степени отличаются от расчетных. Особенно это видно на рис. 66, где условия нелинейности наиболее ярко выраяены. Рис. 7 показывает, что результаты расчетов параметров резонансных кривых по теориям различных авторов более существенно отличаются от экспериментальных.

В четвертой глава разработаны практические рекомендации расчета колебаний фундаментов под реальные машины. Здесь изложена методика расчета на примере фундамента сод испытательные стенды на Алтайском моторном заводе. Расчетные амплитудно-частотные характеристики приводятся в сравнении с экспериментально зарегистрированными на рис. 8. На этот же рисунок нанесены расчетные данные, полученные по различным теоретическим методам, точность которых уступает методу, предложенному автором.

Отсюда следует, что волновая модель при соблюдении необходимых условий и пределов вполне приемлема для практического исполь-

( 9 )

где а0 = иОг%

а)

*)

10 <5 го 25 JO 35 40 L&/2ST, Гц

О,АО Аг'ММ 0,ÍS 0,50 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 О

10 15 20 г5 30 35 40 а) 1. ~Мд*0.1057Нм ; 2 -МЭ • 0,5637Нм ; 3.-Л<Э-0,4ИЗНм ; 4.-Ш =0,6061 Нм; 5.-M3-0.7673 HM', S) 1-Мд*1,1ZH» ; 2.-МЭ■ 1,59Нм ;

3.-Мв=2,0Нм ; 4.-МЭ ■ 2,357 Нм ; —•— Экспериментальная АНХфунЗамента —»- — расчетная по формулам автора

FV.c. С. Сргшнитолышо птгикп А'К ви,глале:г:шх

по " о;i;.ry:::v.¡ дг.тора с эксперт :'.)!17ялг>т;ш1 Д.1Л кестгпго

? ? Ц H

Ч H та

i У Ht.

Л " п

>! ci ;>'

О [-" о

•3 N о

-1 О I. Ö V й.

¿i о П ra <s ît 1 :n

0! H -0 о

CJ a о

1 ri, A о ii

• Q G) ч Ü>

(4 4 r It G

о t-* ï 4 Ö y

« u) о О

О fi

H ' ° '

Ц Я an

•< И «5

51 « «i о А

Ни о я

Й cj i ; fi.

И о a; il а)

d « a: о я

К 1« о о

15

>1

О) о

« с

к . 8atí

I

s f

о

О XI

H* m

А Л

■У

о

ot р д §

В Ï

H 0) t [

s г,

й ь

«J о

fi a

ra

н I

3 CJ

О Ы

К - ( <

У к H,

Й 1 И

A ti m

r> сз

и • о

к m к

о M

10

ъ -S

0 H л

"Sa

1 •-< и

ti!

О о °>

si " %

«i/l S

к m cl i

>-í I &>

ä Í è

зотния при проектировании.

гшулшто рдгота и гавши

Результаты выполненной работы позволяют при расчете фундаментов на колебания использовать в практика волновые кололи, которые обеспечивают достаточную точность при определении расчетных параметров к дают возможность проектировать экономичные фундаменты.

Проподенными исследованиями установлены новые особенности и закономерности в динамическом поведении жестких фундаментов под нашшн с вертикальными гармоническими и импульсными нагрузками по взаимодействии с грунтовыми основаниями.

Проведенные исследования позволили полутать следупсие осноп-тв результаты работы выводы.

1. Разработаны и реализованы методики испытали!» фундаментов

в лотке и в натуре, "спытания позволили изучить одновременно динамические перемо^онгл фундаментов л характер изменения контактных давлений.

2. Рппработшш методика и стенд длл измерения динамических контактных давлений (Д.Ш с использованием электронной аппаратуры и специально изготовленных пьезоэлектрических датчиков. Датчики

в составе скомплектованного регистрирующего и измерительного стенда показали устойчивую работу, стабильность тарнровочных характеристик, высокую чувствительность и точность.

3. Разработанные методы испытания и измерения динамических параметров волновой модели системы фундамецт-основанке дали возможность изучить действительные закономерности распределения динамических контактных дазленгЯ (фермы эпюр ДгД), особенности динамического поведения (колебаний) фундаментов от действия динамических нагрузок, трансформац'.зз эпюр Д1Д в зависимости от уровня и в;е:/ен;: действия динамических нагрузок а частоты колебаний.

4. Установлено, что полученные в экспериментах действительные Формы распределения ДКД под подошвами жестких фундаментов от де,'!ств;:я гармонических и /лшульсных нагрузок не соответствуют ни одной из известных теоретических форм, для которых выполнены аналитические решения к получены расчетные формулы по определению параметров колебаний фундаментов.

ül'

5. IIa основе •кспвркыеитально полученных ¿ei* эпюр !..'J[ гу-ом прямого я обратного преобразования ¿ункциЯ Гинхвлл выведены новые формулы я построены графики для опредалення пл;пметров жесткости ; демпфирования грунтовых основания в исследованном частотном диа(ш-зоне.

G. Установлено, что при изменении в »кснериментах уровня дин* мнческого воздействия и частот колебаний »пюр Д"X суаоствн и

трансформируется во времени. Гтому явлению сопутствует нвлпшКнзе изменение резонансных частот. Таков поведение фундаментов свлэл.ю о изменением (снижением) динамических хл;>актвр;'стих грунтов в ост вааии. Однако для обычно встречающихся в действительности пределен уровней динамических нагрузок при / Р<г/£0,2 траис>э;*«щия фо]« впюр ДчД практически прекращается.

7. Полученные фо;мулы для определения хармтеристик жесткост» и демпфирования системы в n/до волновой модели приводят к достато« но точному совпадению расчетных параметров колебаний с деЯстиител1 ними, зарегистрированными на натурных фундаментах.

8. Раннее описшшые другими авторами несовпадения расчетных i фактических параметров колебали:1. фундаментов и основанные на них выводы о невозможности применения полнота моделей в инженерных рл четах являются ошибочными, так как анализ в них параметров колебаний выполнен по результатам некорректно поставленных эксперименте

9. В результате многочисленных расчетов натурных фундаментов по различным методикам установлено, что расчетные параметры колеСа ний для волновой модали суъютвенло сближаются с фактическими, есл в расчетах используются динамические х/цлктеристики грунтов

{ В , G , jn ), определяемые волновыми же методам/ (напр/мер, и помощи ультразвуковых исследований), которые соответствуют физической сущности расчетной подали сгстемы.

10. Экспериментальные исследования, ьроведенные на опытных и натурных фундаментах доказали, что нредлохонм-ш методика по ¡лечо-ту параметров колебаний является достоверно.!, простой и позволяет экономично проектировать ¿ундамонти.

II. Исследования доказывают, что волновая модель основания в видя упругого полупространства может быть рекомендована для иироко-

го вппдрония п прооктнув практику ирг соблюдении устаиоплошппс в ¡«Сото условий оо использования в рамках линейной теории колебаний.

В приложении к диссертации представлены программа по вычислению функций жесткости и дсш^иротамия па 031.'. "YC" и документы о внедрении результатов работ».

Основное содортдике диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Забилин М.И., Игольников В.В., Тиршкин И.П. Исследование волнового поля к колебаний здания от горизонтальных компрессоров. "Изп.вузов. Стр. и арх." » 12, 1975, с.38-42.

2. Забылин М.И., Тиршкин И.П. К методике измерения дннами-iockkx контактных даплониЯ под подопвоЯ фундамонта. "Изв. вузов. 1тр. и арх.", I9U0, Я II, о. 134-137.

3. Тнрыакнп М.П. Экспериментальные исследования динамических гонтаитннх напряжений под штампами. В кн.: Динамика оснований, фун-[оментов и подземных сооружений, тЛ, М.,1981, с.157-150.

4. Тырыиккн М.П., Забилин М.И. Экспериментальные исследования Ш обоснования модели упругого полупространства. В кн.: Динамика снокший, фундаментов и подземных сооружений, T.I., Л; 1985, 1.55-57.

5. Забыл-.ш М.И., Тирьшкин М.П. О повышении точнос'.п расчета :олебаш:!1 фундаментов. D кн.: Динамика оснований, фундаментов и юдзвкных сооружен»:!;. ".1989, C.6C-6I.

6. Забылин М.К., Тиршкин М.П. О применимости модели упругого олупространства к расчету колебания фундаментов. "Изв.вузов.

тр. :: арх.". 1989, Л 3, с.Зй-Лг.

7. Забилин !,',.!'.., Тыркакпн М.П. О жесткости и демпфировании

Ï-у:пл:;;.х оснований. В кн.: Тезисы докладов научно-технической кон-ере.::;::;: !Г.:л;:, апрель 1090 г., с.49-50.

В. Забылин '.'.:i., Тыршипн М.П. Алгоритмы расчета фундамонтов а колебания на основе модели упругого полупространства. В кн.: ззпеи докладов научно-тохпн.ческоИ конференции ШСИ, апрель 1991 г. .GG-G7.