автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Исследование напряжённо-деформированного состояния свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями в структурно-неустойчивых основаниях

004611561 На правах рукописи

Купчикова Наталья Викторовна

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ И КОНЦЕВЫМИ УШИРЕНИЯМИ В СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ОСНОВАНИЯХ

Специальность 05.23.02 - «Основания и фундаменты, подземные

сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ОКТ 2010

Москва-2010

004611561

Работа выполнена в Областном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский инженерно-строительный институт» и в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель: Сапожников Адольф Иосифович

кандидат технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Ставницер Леонид Рувимович,

доктор технических наук, профессор; Шишкин Владимир Яковлевич, кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Волгоградский архитектурно-

строительный университет»

Защита состоится 10 ноября 2010г. на заседании диссертационного совета ДМ 218.005.05 по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д.9, строение 9 ауд^6й^400.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан « б_ » октября 2010 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу университета.

Ученый секретарь ^/у Шавыкина М. В.

диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Анализ строительства зданий на свайных фундаментах, возводимых на структурно-неустойчивых грунтах показал необходимость и целесообразность увеличения их вертикальной и горизонтальной жесткости путём устройства уширений, совершенствования их конструкций и методов расчёта.

Невысокая жесткость известных конструктивных решений свай с уширениями приводят к значительным осадкам свайных фундаментов на слабых грунтах и появлению трещин в несущих конструкциях здания. Особенно уязвимыми оказываются здания на таких фундаментах, воспринимающие динамические воздействия. Всё это, а также сложность их устройства и высокая стоимость ограничивают применение таких конструктивных решений в практике строительства.

Поэтому задача повышения вертикальной и горизонтальной жесткости свай, путём совершенствования их конструкций, способа изготовления является актуальной при строительстве промышленных и гражданских зданий на слабых грунтах.

Целью диссертационной работы является совершенствование конструктивных решений свайных фундаментов с уширениями в структурно неустойчивых грунтах и методов их расчёта.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ существующих конструкций свай с уширениями и методов их расчёта;

- исследовать напряжённо-деформированное состояние элементов системы «основание - свайный фундамент с уширениями - здание», а также их совместной работы с учетом особенностей поведения под нагрузкой каждого из составляющих системы;

- решить обратную задачу для сваи, когда по измеренным перемещениям ее свободного конца определяются характеристики жёсткости основания;

- обосновать возможность применения конечно-элементных моделей для оценки работы грунта, определения осадки зданий и сооружений на свайных фундаментах с концевыми и поверхностными уширениями;

- выполнить экспериментальные и численные исследования работы свай с концевыми и поверхностными уширениями в структурно-неустойчивых грунтах;

- разработать методику деформационного расчёта свай с концевыми и поверхностными уширениями на действие статических и динамических нагрузок.

Научная новизна заключается в следующем:

разработаны новые конструктивные решения свай с поверхностными и концевыми уширениями для структурно-неустойчивых оснований;

- решена обратная задача для балок и свай на упругом основании для определения жесткостных характеристик грунта основания по смещениям их опорных точек;

- разработана методика определения коэффициента постели и коэффициентов матрицы жёсткости грунта, учитывающая жесткостные характеристики уплотнённого грунта;

- выявлено влияние зоны грунта, уплотнённого втрамбовыванием щебня различной фракции в основание обсадной трубы буронабивной сваи, закачкой цементного раствора под нижний конец сваи, а также клина, погружаемого вокруг сваи у поверхности земли на повышение несущей способности фундамента;

- разработана методика прогнозирования осадки здания на свайных фундаментах с концевыми и поверхностными уширениями на основе использования метода расчётных и контурных точек;

- разработана конечно-элементная модель, позволяющая оценивать напряжённо-деформированное состояние системы «основание - свайный фундамент с уширениями - здание».

Практическая значимость диссертационной работы состоит в: - конструктивных решениях свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями, позволяющими снизить расход материала,

трудоёмкость, отказаться от использования тяжёлой техники, вызывающей сотрясаемость земной поверхности, повысить несущую способность фундамента, снизить осадку фундамента.

- методике расчёта осадки сваи с концевыми и поверхностными уширениями, определения характеристик основания при статическом и динамическом воздействиях.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций основана на использовании выверенных конечноэлементных моделей и расчётных комплексов; на последовательном логическом анализе полученных результатов экспериментальных и аналитических исследований; сравнением их с результатами, апробированных методик Е. Н. Курбацкого, А. А. Григорян, А. И. Сапожникова и др., использованием гипотез Винклера и Жемочкина; а также сходимостью результатов аналитических решений с данными лабораторных и натурных экспериментальных исследований.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях, салонах, форумах:

- научно-технические конференции АИСИ, Астрахань, 2003-2008г.;

- Международные научно-практические конференции (Москва, 2007г.; Тамбов, 2007г.-2008г.; г. Владивосток, 2007г.; Самара, 2008г.);

- совместные заседания кафедр прочностного цикла АИСИ;

- Международный конкурс молодых учёных Европейского союза строительных вузов (Чешский технический университет) диплом III степени, г. Прага, 2008г.;

- в рамках диссертационной работы был выполнен научно-исследовательский проект по гранту совместной целевой программы Министерства промышленности, транспорта и связи Астраханской области и Астраханского инженерно-строительного института, г. Астрахань, 2008г.;

- Каспийский инновационный форум и конференция молодых учёных «ИННО-КАСПИЙ» - разработки награждены дипломом 1-ой и П-ой степени (соавтор А. И. Сапожников), г. Астрахань, 2009г.;

- XII Международный салон промышленной собственности

«Архимед-2009», серебряная медаль (г. Москва).

За инновационные проекты по повышению несущей способности свайных фундаментов для слабых грунтов на 7-10-ом Международных салонах инноваций и инвестиций присуждены четыре золотых, три серебряные и бронзовая медали, (г. Москва 2007-20 Юг.);

Основные результаты работы отражены в двадцати шести публикациях.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы его цели и задачи исследования, определены объекты и методы исследований, отмечены научная новизна и основные положения, выносимые на защиту, указана практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проведен анализ методов повышения несущей способности свайных фундаментов путём устройства уширений и совместной пространственной работы системы «основание-фундамент-здание» на вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Способы увеличения несущей способности свайных фундаментов широко изложены в трудах Ю.М. Абелева, М.Ю. Абелева, A.A. Григорян, Б.И. Далматова, В.А. Зурнаджи, Ю.В. Дежина, В.А. Ильичева П. А. Коновалова, Н. М. Колоколова, Э. В. Костерина, А. А. Луга, А. И. Моргуна, В. В. Николаева, Н. М. Платонова, В. А. Ржаницина, В. П. Рыбчинского, А. И. Сапожникова, Л. Р. Ставницера, В. Я. Шишкина.

Эти предложения основаны как на закреплении грунтов под нижним концом сваи и вокруг сооружённых фундаментов путём их цементации, силикатизации, а также электрохимическими и термическими методами, так и устройством свай с уширенной пятой, образованной механическим разбуриванием или взрывом, винтовых свай. С точки зрения технологии эти методы устройства осложнены применением большого количества машин и механизмов и, следовательно, высокой стоимостью.

Теоретические основы расчёта свайных фундаментов и оснований получили развитие в трудах А. А. Бартоломея, В. В. Бахолдина, В. Г.

Березанцева, Н. М. Герсеванова, Р. Г. Галеева, Н. М. Глотова, В. Н. Голубкова, М. Н. Гольдштейна, А. Л. Готмана, Н. В. Жукова, В. В. Знаменского, В. А. Ильичёва, А. И. Сапожникова, М. И. Смородинова, К. С. Силина, Л. Р. Ставницера, С. Б. Ухова, В. Г. Фёдоровского, Н. А. Цытовича, В. Я. Шишкина, которые основаны на использовании различных моделей грунтового основания. Анализ существующих моделей основания показал, что методики определения отпорности полупространства, определяющих жёсткость его параметров являются сложными и недостаточно точными. Кроме этого решения задач рассматриваются в одномерной и лишь в отдельных случаях в двухмерной постановке. При этом деформации фунтов зданий и сооружений, носят трехмерный характер.

Свайные фундаменты с устройством поверхностных и концевых уширений, работающих совместно с многослойным основанием, являются сложными составными конструкциями, для расчёта, которых наиболее перспективным является метод конечных элементов. Однако для этого необходимо выявить наиболее оптимальный вид конечных элементов и структуру конечно-элементной модели с учётом особенностей конструктивных решений свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями.

Во второй главе изложены результаты лабораторных и натурных исследований работы: - сваи, погружённой подмывом с последующей пропиткой грунта под её нижним концом цементным раствором, а также путём силикатизации и битумизации; - сваи с поверхностным уширением в виде сборных клиньев (рис. 1, а); - сваи с совместными концевыми и поверхностными уширениями (рис. 1, б) и буронабивной с нижним уширением из втрамбованного щебня. Приведены данные о полученных образцах концевых уширений при помощи цементации, силикатизации и битумизации.

Одним из эффективных способов снижения осадки сваи стало увеличение её сечения у верхнего конца с помощью сборных клиньев, выполненных из того же материала (рис. 2). Исследования по способу погружения клиньев, показали: вдавливание клиньев в 3-5 раз снижает

осадку модели, по сравнению с погружением клиньев в предварительно разработанную выемку (рис. 3).

ГА

7/

\ "1 ч

и

Рис. 1. Конструкция свайного фундамента с уширениями: а - в виде сборных клиньев; б - с совместными концевыми и поверхностными уширениями

в Г 51

3*

5 V Б 3) г ЗВ З^м

5 6 Дмм

Рис. 2. Зависимость осадки сваи без поверхностного уширения (1), с размерами сечения клиньев на поверхности: 2 - 40x40 мм; 3- 60x40; 4- 80x40 мм от величины вертикальной нагрузки

Рис. 3. Зависимость осадки клина от вертикальной нагрузки: 1 - установленного в грунт вдавливанием; 2 - установленного в предварительно выработанную выемку

Рис. 4. Зависимость осадки буронабивной сваи от вертикального нагружения: — без уширения 1- 0 100мм; 2-0 200мм; 3 - 0 300мм; 4 - 0 400 мм; - с уширением 5-0 100мм; 6-0 200мм;7 - 0 300мм;8 - 0 400мм

В результате натурного эксперимента на строительной площадке в г. Астрахани выявлено влияние диаметра обсадных труб (рис. 4) и фракции щебня концевого уширения на осадку буронабивной сваи при вертикальном загружении. В грунтовом основании преобладала глина бурая, мягко пластичная плотностью в природном состоянии ~г X б а ю 12 Л, мм рг= 1,87 г/см3. Обсадные трубы залавливали на глубину Зм и извлекали грунт, а в образованную полость трубы послойно по 10-20 см засыпали щебень фракцией 10-50 мм, уплотняя его с помощью трамбовки.

Нагружение буронабивной сваи производилось последовательно ступенями 0,5 кН. Вертикальные перемещения свай замерялись с помощью нивелира. По данным натурного испытания установлено, что осадка сваи с

концевым уширением, образованным трамбованием щебня, по сравнению

со сваей без уширения снижается в 3-4 раза.

^м3

0,5 0,4 0,3 0,2

ОД

о_ 5,5к

Р =

,СкН

Д ,мм :о

Рис. 5. Зависимость осадки буронабивной сваи от объёма щебня, диаметра обсадной трубы и нагрузки

1С0

200

300

40 С

а

,мм

Выявлены эффективные соотношения объёма щебня и диаметра трубы от вертикальной нагрузки для использования в условиях строительных площадок г. Астрахани (рис. 5). В диссертационной работе проведены статистические обработки результатов всех экспериментов. Погрешность статистической обработки результатов экспериментальных данных не превышали 0.005.

В третьей главе дано обоснование возможности определения коэффициента постели и жесткостных характеристик грунта по перемещениям опорных точек путём решения обратной задачи Винклера и Жемочкина; выполнено исследование учёта влияния сдвиговых деформаций на поперечные перемещения свай с концевыми и поверхностными уширениями; усовершенствована методика деформационного расчёта призматических свай применительно к сваям концевым уширением на горизонтальные и вертикальные воздействия.

Ни штамповые испытания, ни зондирование грунта не дают достаточно точного определения жесткостных характеристик грунтового полупространства. В работе исследована и обоснована возможность определения жесткостных характеристик грунтового полупространства и уровень отпорности основания по известным значениям поперечных смещений опорных точек конструкции, путём решения обратной задачи Винклера и Жемочкина.

Для модели Винклера, представленной в дискретной форме, значение коэффициентов жесткости основания, например, при пяти упругих опорах определяется формулами:

1=1 ;=1 где Ск— коэффициент жёсткости основания в к-й опорной точке;

Гь - коэффициент жёсткости балки у к -й опоры от смещения г-й опоры;

V, - перемещение 1-й опоры; Р - нагрузка, приложенная к 3-й точке.

В в качестве балки на упругом основании была принята стальная балка, расположенная на мелкозернистом песке с характеристиками: плотность сухого песка в природном состоянии ргр° =1,6г/см3, плотность

песка в лотке рф = 1,48г/см3, загруженная сосредоточенной поперечной

■ «ш силой Р (рис. 6.)

Рис. 6 Балка с индикаторами в процессе нагружения

По перемещениям в опорах V, (/= 1... 5) по формулам (1) определены их жёсткости. Экспериментально установлено, что при испытании гибких балок

решение обратной задачи даёт надёжные результаты (табл. 1, 2). В упругом решении получены близкие значения жёсткости в пяти опорах. Определена погрешность вычисления коэффициентов жёсткости грунта при решении обратной задачи при принятой погрешности измерения значений на±5%, ±10% и ±15%.

Эксперимент показал, что при уменьшении жёсткости балки (с целью увеличения точности решения обратной задачи) её концы начинают подниматься. Для исключения этого в формуле, определяющей изгиб балки, принято, что смещение её концов V (о, 1)=0. Это происходит при

длине балки /, определяемой равенством: /= . где

ко - коэффициент постели; Ь - ширина балки.

При определении упругих свойств грунтового полупространства посредством решения обратных задач модернизированным методом Жемочкина грунтовое основание для балки образует матрицу коэффициентов жёсткости, у которой диагональные элементы равны между собой.

Матрицы жёсткости, определённые в результате решения обратной задачи для балки с ранее рассмотренными характеристиками для пяти неизвестных при Р=34.5 Н, равны:

Таблица 1

Значения С\, полученные в результате решения обратной задачи Винклера

Р, н У,, С/, Кь с,, Уз, С3, V* с4, У5, С5,

м Па-м м Па-м м Па-м м Па-м м Па-м

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11

4 3.5-10"6 2.879-104 4-10° 2.142-Ю4 6.2-10° 3.363-104 4-10"5 2.142-Ю4 3.5-10"6 2.879-104

12 1-10° 3.167-Ю4 1.2-10"4 2.112-Ю4 1.86-10"4 3.386-Ю4 1.2-Ю"4 2.112-Ю4 1-10° 3.167-Ю4

34,5 3-10° 3.359-104 3.5-Ю"4 2.016-Ю4 5.4-10"4 3.402-104 3.5-10"4 2.016-Ю4 3-10° 3.359-104

Таблица 2

Значения полученные в результате решения прямой задачи Винклера

У„ у,\ У3, У2, Уз, Уз', У4, У/, У5, у.У,

м м м м м м м м м м

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и

4 3.5-Ю"6 3.499-10"6 4-10"5 3.999-Ю"5 6.2-10° 6.199-10° 4-10"5 3.999 Ю"5 3.5-10"6 3.499-Ю"6

12 110° 9.99-10"" 1.2-10'4 1.19-10~4 1.86-10"4 1.85-104 1.2-10"4 1.19-КГ1 1-10°

34,5 3-10° 2.99-10"5 3.5-10"4 3.5-10"4 5.4-Ю"4 5.4-Ю"4 3.5-10"4 3.5-10"4 310° 2.99-10°

С,2 С„ Си с15 -43496 92256 -114249 91469 -43102

С„ С.2 С„ Си -43496 92256 -114249 91469

С» С» С„ = -43496 92256 -114249

С„ С» -43496 92256

Си -43496

Полученные матрицы коэффициентов жёсткости основания в результате решения обратной задачи по Жемочкину при трёх загружениях имеют близкие значения жёсткостей, при этом знаки коэффициентов в каждой строке матриц чередуются, что присуще методу перемещений.

В результате экспериментально-теоретических исследований выявлено, что значения перемещений в пяти опорных точек с учётом сдвиговых деформаций на 30% больше, чем перемещения без учёта сдвига. При определении перемещений свай с поверхностными и концевыми уширениями коэффициент сдвига в необходимо учитывать при его значении менее 0,8.

Осадка сваи согласно методики А.И. Сапожникова определяется уравнением У=Р/С, где Р ~ вертикальная нагрузка, С - жёсткость грунта по отношению к свае, которая не учитывает уширения свай. При концевом уширении слой уплотнённого грунта принимается равным />Т1Л=гуп ф- /\.ш ; сдвигаемый слой грунта вокруг уширения /сдя=гслв- гуш Средняя сдвигаемая площадь грунта в цилиндре размером (гсдв- гуш) равна Аср= 2тг[(гслв - гуш)/2] йуш где гак - радиус границы сдвигаемого грунта; гуш - радиус уширения, Ауш - высота уширения. Сдвиговая жесткость фунта вокруг уширения определяется равенством С ф =С ^А гр=л- С 1р • Ауш -(гС1а.-Гущ), а коэффициент его жесткости при сдвиге - равенством Ссдв = Сгр'-А ср'/(^*СДВ." Уущ) гр'^1" 3,14' (3 ф А уш

Влияние сжатия грунта под сваей на его жёсткость принимаем расчётную высоту сжимаемого слоя А как расстояние между уширением с площадью (/уш или (тсКуш) и основанием усечённой призмы с площадью в десять раз большей 10 ЯГ2.,,, с наклоном грани под углом внутреннего трения (р. Средняя по высоте площадь сжимаемого грунта А (1+№)/2, коэффициент жёсткости грунта на сжатие Са.= Е^-Аср/11 = £ф-11 тп^ущ /2 к Может вводиться коэффициент Л> 1, характеризующий

увеличение плотности грунта за счёт его уплотнения погружаемой сваей.

Имеем Ссж= 11 -К-Е^

, /2/г. Суммарная жёсткость грунта по отношению

к свае равна Сг= Ссдв + Ссж. Осадка сваи с уширением определяется равенством У=Р/С^_ причём на силу трения приходится Ртр= Ссдв V, на сжатие грунта под уширением Рсж=Ссж V. Данные, полученные экспериментальным путём для свай с уширением под её нижним концом, дают хорошее совпадение с методикой по расчёту фундамента на вертикальную нагрузку и сопоставлены с теоретическими (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость осадки модели сваи с концевым уширением от действующей не неё вертикальной нагрузки: т - теоретическое; э -экспериментальное; тл - теоретическое линейное; эл - экспериментальное линейное

Для расчёта горизонтального перемещения сваи расчетная схема 6 7 8 9 ^М свайной опоры представляется как стержень, опирающийся на упругие опоры, моделирующие грунт основания в конечном числе точек. В общем виде система уравнений равновесия сваи с данной расчетной схемой, разделенной на / участков и состоящей из п связей, учитывающая деформации изгиба и сдвига поперечных сечений сваи, записанная для к-й расчетной точки, имеет следующий вид:

0 1 2 3 4 5 многопролетный

12 Е,[,

©Л.

б Ем1мв_

6 Е,1, _

--Н-0Л-, +

6 £,/,

Ш-ь. + ю^е..

0.

= рк

■г; «г*

Ых. (30, +1)+ЁшЬа. (зв +1)+с

НМм = Мк

е.

^-0

_ б£,/,

1

зу

бЕМ1М,

1(301+, -

где, - модуль упругости и момент инерции рассматриваемого г-го участка балки длиной s,; К*, (flk - соответственно смещение и поворот к-й точки; Д , Мк - поперечная сила и момент в к-й точки; - коэффициент, учитывающий влияние сдвига, определяемый по формуле 0, = 1/(1 + 12£,/(;//ОДя,-); G, - модуль сдвига г -го участка балки; А, -площадь поперечного сечения балки; ?/ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений по высоте поперечного сечения балки; СУ,* и - жесткость основания, в к-й точке балки. Получены значения линейных и угловых перемещений в пяти опорах сваи с уширением, которые с большой точностью соответствуют экспериментальным.

В четвёртой главе выполнены численные исследования напряжённо-деформированного состояния свай, усиленных цементацией грунта под нижним концом при вертикальном и горизонтальном загружении, сваи с поверхностным уширением в виде сборных клиньев и буронабивной сваи с уширением, полученным втрамбовыванием щебня с помощью МКЭ.

Создание пространственной модели грунта в программном комплексе MSC.Nastran производилось посредством использования элементов типа Solid, при этом был учтен контакт балки и сваи с уширениями с грунтом, посредством введения элемента типа Slide Line.

Конечно-элементная модель (КЭМ) получена разбиением на тетраэдры, геометрических моделей балки, сваи с уширениями и грунта (рис. 8, 9). Решение уравнения (2), с учетом принятых параметров расчетной модели балки на упругом основании, а также результаты расчета пространственной модели, представлены в графическом виде (см. рис. 10). Выявлено, что деформации балок с учетом и без учета сдвига, существенно отличаются особенно в центре балки, когда деформации с учетом сдвига более чем на 16% больше аналогичных деформаций у балки, полученных без учета сдвига.

В результате численных расчетов получены изображения изополей напряжений и деформаций для свай с концевыми и поверхностными уширениями (рис. 11,12).

Рис. 8. Расчетная пространственная КЭ ^ЯВИЦ^^^^^

модель системы «балка-основание» ^^^^^^^

Рис. 9. Расчетная пространственная КЭ сваи с уширением

Достоверность результатов достигалась путём разработки спектра конечно-элементной модели, начиная с малой и по возможности простой, для которой выполнялись аналитические вычисления на действие статических нагрузок.

Рис. 10 Деформации балки с учетом сдвига (линия 1 и 3) и без учета сдвига (2 и 4), а - теоретическая модель, б - пространственная КЭМ, мм

1 : 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

0,05 0,10

Сравнительный анализ призматической модели сваи и сваи с концевым уширением, образованным нагнетанием цементного раствора показал высокую эффективность второй конструкции (рис. 12).

В диссертационном исследовании разработано решение задачи о совместной работе системы «основание - свайный фундамент - здание» при действии вертикальной и горизонтальной нагрузок с использованием единого расчетного алгоритма, в качестве которого автором принята КЭМ.

Для достижения цели особое внимание уделено рассмотрению совместной работы основания и свай с целью определения эффективных вариантов применения методов конечных элементов, метода контурных и расчетных точек применительно к решению контактных задач.

Рис. 11. Изополя перемещений буронабивной сваи с концевым уширением. образованным втрамбованным щебнем в массиве грунта

Рис. 12 Изополя перемещений под действием горизонтальной нагрузки и вертикальной нагрузки сваи с концевым уширением (а) и без него (б)

Выполненные численные исследования совместной работы системы «здание - свайный фундамент с уширениями - основание» на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок с использованием метода контурных и расчётных точек, также показывает эффективность устройства свайных фундаментов с уширениями. Установлено, что вертикальные перемещения в контурных точках для системы «здание -свайный фундамент с уширениями - основание» в 4 раза меньше перемещений в этих точках для аналогичной системы со свайным фундаментом без уширения.

В пятой главе разработана новая методика расчёта свайных фундаментов на статические и динамические воздействия. Для получения зависимостей между силовыми и кинематическими параметрами конечных элементов сваи используются свойства изображений Фурье финитных функций. Метод позволяет рассматривать напряжённо-деформированное состояние балок на упругом основании и свай в упругой среде с кусочно-постоянными параметрами. Основы этого метода представлены в диссертации проф- Е. Н. Курбацкого «Метод решения задач теории упругости и строительной механики, основанный на свойствах изображений Фурье финитных функций». В основе метода лежит теорема Винера Пэли Шварца: «Изображения Фурье финитных функций целые функции, т.е. функции представимые сходящимися степенными рядами».

Методика расчёта статических задач представлена на примере сваи длиной Ь с кусочно-постоянными изгибной жёсткостью £7/, Е12, Е13, жёсткостью основания к1г к2, к3 и длинами участков: //, 12,1з■ Верхняя часть сваи длиной 11 находится выше дневной поверхности грунта, поэтому = 0. Принято начало координат для каждого участка сваи в верхнем сечении. Дифференциальное уравнение участка сваи // в обобщённых финитных функциях имеет вид:

+М{Щ\х+11)-МЗ'(х-11)+6(0)5 (л) - (УЦ Щх-1,) Аналогичное уравнение в обобщённых функциях можно записать для второго и третьего участка.

В правых частях уравнения находятся выражения, которые представляют обобщённые нагрузки, в которые входят и силовые и кинематические параметры. Выражения правых частей: ^(у), (/=1,2,3) где /- номер участка сваи. Применив преобразования Фурье к обеим частям каждого уравнения и выполнив необходимые алгебраические преобразования, получим:

^_. „ЯЛЛ-_Ш.

О- й.(у)= 2). й2(у) =

1 Ых(у)А

£/2(И + 4/?24)

; 3).й2(у) =

(3)

В соответствие с теоремой Винера Шли Шварца функции "Л1'). О'= 1,2,3) должны быть целыми, не принимать бесконечно больших значений, поэтому числители выражений должны делится на знаменатели без остатка. Это значит, что корни числителей, которые представляют собой целые функции (полиномы), должны содержать в себе корни знаменателя. Знаменатель первого уравнения системы (3) содержит кратный корень при V = О, кратности, равной 4. Поэтому условия

(4)

делимости числителя Ё[(у) на V без остатка имеют вид:

8у ду ду

Уравнения (4) представляют собой систему 4- х уравнений с 8-ю неизвестными. Ещё две системы уравнений можнр получить, приравняв нулю выражение Р2 ) = 0; (у = 1,2,3,4) на корнях знаменателя

у4 +4= 0 и выражение Ръ (у/) = 0; (_/ = 1,2,3,4) на корнях знаменателя И + 4/?34 = 0 . Матрица коэффициентов при неизвестных граничных значениях для верхнего участка сваи имеет вид:

Г«Ч0) «(0) 6(4) АЩ) и'(12) «(/,)]

0 0 ~1/£/, 0 0 0

0 0 /,/£/, 1 /£/, 0 0

-2 0 /,/¿7, Ц/ £7, 2 0

0 6 -¡I /£7, -3/,2/£/, -6/, -6 ]

Матрица коэффициентов среднего элемента сваи:

00) М( 0) ¡/(0) ¡/(О) Ш М(/:) и{1) и(Ц 1

-1 =т±!> -гръ -ар1(-Ш) -± ^ ч2р\->+/)/'

Е[, Е1, Е1, с/,

^ __!_ 2р':и"' -/2/?3(1+/)е'

£/, Е/, - " ЕЕ £/,

£/, £7, " " £/, ЕЕ

± 2рь -/2/?:5(-1-о --1 ^

с/, с/, с/, с/, J

Матрица коэффициентов нижнего элемента сваи с учётом граничных условий на нижнем конце сваи:

1

2(0) М( 0)

1 1 + 0

ыг Ш2

1 -|/?2(-1 + 1)

Е!2 Е1г

1 -<У?2(-1-0

Е1г Е1г

1 -;у?2(1-0

Е12 Ыг

«'(0) "(0) И'('з) "Сз)

-2 р]1 -/2/?23(-1 + 0

2 Р\1 -,'2/?23(1 + 0 2 РУ'*' -|'2/?3(1 + г)е"2'

~ИР1(\-1) -/2/У3(1-0е"3'

2 р\1 -;2Д23(-1-0 2РУ'1'

]

Учитывая равенство перемещений, углов поворота, моментов и поперечных сил в местах сопряжения участков сваи, формируется общая матрица коэффициентов при неизвестных, которая в данном случае имеет размерность (12x12). Разработанная методика, позволяет рассчитывать сваи с переменной жёсткостью (концевыми и поверхностными уширениями).

Для решения динамических задач используется концепция спектров ответов и решения на гармонические воздействия. При расчёте зданий и сооружений на сейсмические воздействия исходными данными являются акселлерограммы землетрясений. Для оценки максимальных (пиковых) значений реакций используется спектр ответов или преобразование Фурье. Спектры ответов позволяют учитывать демпфирующие свойства конструкции, грунтовые условия и многие другие факторы, необходимые для конструирования и расчёта

конструкций. Спектры ответов позволяют определять максимальные реакции конструкций на сейсмические воздействия.

При расчете на динамические воздействия дифференциальное уравнение изгиба балки на упругом основании имеет вид:

Е1г +РЛ ^ = ЕГ2и(Щ'(х)-Е1и(!1У>"(х-1г)+

+ Е12и'(0)<Г (*) - Е12и (12)3'(х-12)+М(0)6'(х+1г)-М8'(х-/2) + + Q(Щ{x+l1)-Q(l2)S(x-lг) где р2 - плотность материала сваи; Л2 - площадь сечения сваи. При гармоническом воздействии дифференциальное уравнение имеет вид, подобным уравнением статики, в которых параметр р

уменьшается на величину равную рА®2'.

щ(у)

4 ,о*(л РД®2^ ч, ■ чЗ ч, • ч2 МЖф)(-1У) 0,(0,ю)

к ]}' * Е212 Е,1,

£2/2 £2/2 Обозначим правую часть уравнения

£2(у) и получим:

Уравнения (5) содержат восемь неизвестных значений на концах элемента сваи. В соответствие с теоремой Винера-Пэли-Шварца функция является целой функцией. Поэтому должны выполняться четыре условия: м(у ) = 0, ;'= 1,2,3,4, где V,-корни выражения И + 4/?4^1 = 0.

V, = + V, = /?(-1 + /);У3 = 0;

= \l2lj\--lf0(1-О'у

Где, у = 1,2,3,4. Четыре уравнения устанавливаются зависимости между восьмью граничными условиями, т.е, представляют собой конечный элемент сваи на упругом основании. Для расчета сваи с переменными

жесткостью или переменными коэффициентами постели необходимо балку разделить на конечные элементы, на которых можно считать изгибную жёсткость и коэффициент постели постоянными и записать общую матрицу, учитывая равенство перемещений, углов поворота, поперечных сил и моментов в местах сопряжения конечных элементов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны конструктивные решения повышения несущей способности свайных фундаментов при минимальных затратах на производство: сваи с поверхностными уширениями в виде сборных клиньев и концевыми уширениями, полученными нагнетанием растворов, глубинным втрамбовыванием щебня.

2. Достигнуто повышение несущей способности свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями в 2-4 раза; осадка при разработанных способах устройства уширений свайных фундаментов снижается от 2-х до 5-ти раз.

3. Наличие поверхностных уширений свай в виде сборных клиньев приводят к увеличению плотности грунта за счёт его вытеснения клином в 1,5 раза, что приводит к увеличению несущей способности фундамента на 70-80%.

4. Установлено, что суммарные изгибно-сдвиговые деформации превышают изгибные на 16-30%, поэтому при расчёте свай с концевыми и поверхностными уширениями на горизонтальные нагрузки необходимо учитывать и деформации сдвига,

5. Разработан алгоритм решения обратной задачи для балок и свай на упругом основании, который позволяет определить жесткостные характеристики грунтового полупространства и уровень отпорности основания.

6. Установлено, что вертикальные перемещения в контурных точках для системы «здание - свайный фундамент с поверхностными и концевыми уширениями - основание» до 3 раз меньше перемещений в этих точках для аналогичной системы со свайным фундаментом без уширения - «здание -свайный фундамент - основание».

7. Разработана методика расчета сваи с концевыми и поверхностными уширениями на статические и динамические воздействия, основанная на свойствах изображений Фурье финитных функций, позволяющая рассматривать напряжённо-деформированное состояние свай и балок с кусочно-постоянными параметрами.

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

и изданиях, определённых Высшей аттестационной комиссией:

1. Купчикова, Н. В. Исследование эффективности свай с концевым и поверхностным уширениями / Н. В. Купчикова // Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №9 / - Москва, 2007. -С. 26-27.

2. Купчикова, Н. В. Влияние уплотнения грунта со щебнем на жёсткость основания / Н. В. Купчикова // Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №10 / -Москва, 2007. - С. 29-30.

Публикации в других изданиях:

3. Купчикова, Н. В. Экспериментально-теоретический анализ работы сваи с концевым уширением и её базовой модели при совместном горизонтальном и вертикальном нагружении / Н. В. Купчикова // Сб. «Прочность, надёжность и долговечность зданий и сооружений», Астрахань: АИСИ, 2007. - С. 29-33.

4. Купчикова, Н. В. Расчёт напряжённо-деформированного состояния свай с поверхностным уширением в виде клиньев вокруг тела сваи / Н. В. Купчикова // «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В. И. Вернадского». Сб. трудов международной научно-практической конференции / ТГТУ. - Тамбов, 2007г.

5. Купчикова, Н. В. Сравнительный анализ работы экспериментальной конструкции сваи с концевым уширением и базовой модели на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок / Н. В. Купчикова // Сб. науч. трудов международной научно-практической конференции молодых учёных и аспирантов «НТТМ-2007» / Москва: МГСУ, 2007. - С. 49-50.

6. Купчикова, Н. В. Экспериментальные исследования и сравнительный анализ модели бипирамидальной сваи и сваи с клиновидным уширением на действие вертикальных нагрузок / Н. В. Купчикова // Материалы международной научно-практической конференции «Образование, наука и практика в строительстве и архитектуре» / Астрахань: АИСИ, 2007. - С. 115-121.

7. Купчикова, Н. В. Натурные исследования сваи-оболочки с уширением из щебня / Н. В. Купчикова П Материалы 65-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре / Самара: СГАУ, 2008. - С. 502-503.

8. Купчикова, Н. В. Исследования деформаций грунта под нижним концом сваи при вертикальном загружен™ / Н. В. Купчикова // Сб. статей 1-й международной научно-практической конференции «Современные проблемы науки» / Тамбов: ТГТУ, 2008. - С. 332-335.

9. Купчикова, Н. В. / Конечно-элементный анализ работы модели сваи с клином в верхней части и уширением под нижним её концом / Н. В. Купчикова // «Инновационные технологии в повышении надёжности и долговечности строительных конструкций». Сб. трудов международной научно-технической конференции / ДГТУ. - Владивосток, 2007.

10. Купчикова, Н. В. Определение жёсткости упругого основания балки при её вертикальном нагружении путём решения обратной задачи / Н. Купчикова, А. В. Кулебянов // «Астрахань-дом будущего», Сб. трудов международной научно-практической конференции /АИСИ. - Астрахань,2008. - С.34-36.

11. Купчикова, Н. В. Определение изменения характера деформаций грунтового основания вокруг сваи с помощью изолиний при увеличении нагружения/ Н. В. Купчикова // «Астрахань-дом будущего», Сб. трудов международной научно-практической конференции /АИСИ. - Астрахань,2008. - С.47-50.

12. Купчикова, Н. В. Методика исследования поведения буронабивной сваи с уширением из щебня в слабых грунтах для строительства высотных и большепролётных зданий и сооружений / Н. В. Купчикова // «Астрахань-дом будущего», Сб. трудов международной научно-практической конференции /АИСИ. - Астрахань,2008. - С.44-4

13. Купчикова, Н. В. Исследование напряжённо-деформированного состояния буронабивной сваи с уширением из щебня в слабых грунтах с помощью МКЭ/ Н. В. Купчикова // Материалы конференции молодых учёных и инноваторов «Инно-Каспий» /АИСИ. - Астрахань, 2009. - С. 186-189.

14. Купчикова, Н. В. Исследование совместной работы здания и свайного основания на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок методом контурных и расчётных точек / Н. В. Купчикова, Г. В. Воронкова, А. И. Сапожников, // Сб. V Международной конференции «Надёжность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов». Волгоград, Волг ГАСУ, 2009. - С. 232-237.

Купчикова Наталья Викторовна

Исследование напряжённо-деформированного состояния свайных фундаментов с поверхностными и концевыми уширениями в структурно-неустойчивых основаниях

05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения Подписано в печать 16.09.10г. Тираж 80 экз.

Формат бумаги 60x84 ^. Объем 1,5 п.л. Заказ - № 553.

127994, ГСП-4, г. Москва, ул. Образцова, 15, Типография МИИТа.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ЗДАНИЙ С ОСНОВАНИЕМ И СВАЙНЫМИ ФУНДАМЕНТАМИ.

1.1. Анализ способов повышения несущей способности свайных и комбинированных фундаментов с уширениями для структурно-неустойчивых оснований

1.2. Методы расчёта свайных и комбинированных фундаментов на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок и анализ существующих моделей грунта, применяемых при расчётах

1.3. Методы расчёта совместной пространственной работы фундаментов и зданий на вертикальные и горизонтальные нагрузки

Выводы к I главе

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАЙ С ПОВЕРХНОСТНЫМ И КОНЦЕВЫМ УШИРЕНИЯМИ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ И ГОРИЗОНТАЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ

2.1. Конструктивные решения свайных фундаментов с поверхностными и концевыми уширениями для структурно-неустойчивых оснований

2.2. Экспериментальные исследования свай с уширениями:

2.2.1. В грунтовом лотке с пропиткой грунта цементным раствором под её нижним концом на действие вертикальной нагрузки

2.2.2. В грунтовом лотке с поверхностным уширением в виде клиньев на действие вертикальной нагрузки

2.2.3. В грунтовом лотке сваи с совместным поверхностным в виде клиньев и концевым уширением, полученным- в результате цементации на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок '

2.2.4. Исследования штампа и работы модели буронабивной сваи с забивкой щебня в обсадной трубе под её нижним концом при вертикальном загружении

2.2.5. Испытания буронабивной сваи с забивкой щебня в обсадной трубе под её нижним концом при вертикальном загружении

2.3. Определение изменения с помощью изолиний вокруг сваи характера деформаций грунтового основания при увеличении вертикальной нагрузки

Выводы по II главе

ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА, В ЗОНЕ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СО СВАЙНЫМ ФУНДАМЕНТОМ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ И ГОРИЗОНТАЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ

3.1. Определение упругих свойств грунтового основания по Винклеру посредством решения обратных задач

3.2. Определение изменения упругих свойств грунтового основания по длине подземного конца сваи посредством решения обратной задачи

3.3. Метод деформационного расчёта свай, усиленных цементацией грунта под её нижним концом при вертикальном и горизонтальном 77 загружении

3.3:1. Метод деформационного расчёта свай, усиленных цементацией грунта под' её нижним концом на вертикальную нагрузку

3.3.2. Метод деформационного расчёта свай, усиленных цементацией грунта под её нижним концом на горизонтальную нагрузку

3.4. Исследования напряжённо-деформированного состояния базовой модели сваи и сваи с поверхностными и концевыми уширениями при вертикальном и горизонтальном нагружении в линейно-деформируемом основании с учётом сдвига

3.5. Исследования напряжённо-деформированного состояния свай с поверхностными и концевыми уширениями при вертикальном и горизонтальном нагружении в нелинейно-деформируемом основании 109 Выводы по III главе

ГЛАВА IV. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ «ЗДАНИЕ - СВАЙНОЕ ОСНОВАНИЕ С УСИЛИВАЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ» НА ДЕЙСТВИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАГРУЗОК

4.1. Исследование напряжённо-деформированного состояния свай методом конечных элементов

4.1.1 С уширениями под нижним концом путём цементации

4.1.2. С поверхностным уширением в виде клиньев

4.1.3. С забивкой щебня в обсадной трубе под её нижним концом 131 4.1.4 С совместным поверхностным в виде клиньев и концевым уширением, полученным в результате цементации на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок

4.2. Оценка характера деформаций балок и свай на упругом основании

4.3. Исследование совместной работы систем «здание - свайное основание» и «здание - свайное основание с усиливающими элементами» методом контурных и расчётных точек

4.4. Исследование совместной работы системы «здание - свайное основание» с помощью МКЭ Выводы IV главе

ГЛАВА V. МЕТОДИКА РАСЧЁТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ И КОНЦЕВЫМИ У Ш ИРЕ НИЯМИ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

5.1. Методика расчёта балок с кусочно-постоянными параметрами, основанная на свойствах изображений Фурье финитных функций

5.2 Определение коэффициента постели по деформации свободного конца сваи с помощью дифференциальных уравнений в обобщённых функциях

5.3 Методика расчёта свай с поверхностными и концевыми уширениями с кусочно-постоянными параметрами, основанная на свойствах изображений Фурье финитных функций на горизонтальное статическое и гармоническое воздействия

5.4. Соотношения между интегралом Фурье и спектрами ответов

5.5. Оценка сейсмического воздействия на свайные фундаменты Выводы по V главе

При строительстве на слабых структурно-неустойчивых грунтах возведение фундаментов мелкого заложения является нерациональным, их использование становится возможным только при применении большого объёма строительных материалов, и в основном для зданий небольшой этажности. Поэтому в таких случаях прибегают к устройству фундаментов глубокого заложения, наиболее простыми из которых являются свайные. Рациональность применения свайных фундаментов определяется их высокой несущей способностью, невысокой стоимостью и простотой изготовления.

В настоящее время строительство многоэтажных, высотных зданий (более 40 этажей), конструкций пилонов и опор мостов всё чаще ведут на свайных фундаментах с уширениями. Существуют территории, при строительстве на которых необходимо увеличивать несущую способность свайного фундамента не только за счёт устройства концевых уширений, но и путём повышения прочности грунта под нижним концом сваи, а при действии горизонтальных нагрузок, и вокруг сваи на его поверхности.

Несмотря на достаточную изученность поведения нагруженных свай (составлены и находят практическое применение соответствующие СНИПы и ГОСТы), многие задачи остаются нерешёнными, так как упрощенные формулы механики грунтов, основанные на аналитических решениях простейших задач и на данных отдельных экспериментов, не обеспечивают в полной мере надежности проектирования фундаментов.

Следовательно, исследование напряжённо-деформированного состояния и анализ поведения свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями, особенно при строительстве на структурно-неустойчивых основаниях, разработка способов их прочностного и деформационного расчётов, а также поиск путей повышения несущей способности конструкций без увеличения их стоимости, является актуальной задачей.

В данной работе большое внимание уделяется экспериментальным исследованиям, как позволяющим получить наиболее достоверную информацию об изучаемом объекте. Учитывая большую их стоимость, исследования в, основном выполнялись на моделях и полунатурных конструкциях свай. Точность анализа достигалась путём сравнения результатов эксперимента с данными теоретических расчётов, выполняемых по методике, разработанной автором и другими исследователями.

Целью диссертационной работы является: совершенствование конструктивных решений свайных фундаментов с уширениями в структурно неустойчивых грунтах и методов их расчёта.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ существующих конструкций свай с уширениями и методов их расчёта;

- исследовать напряжённо-деформированное состояние элементов системы «основание - свайный фундамент с уширениями - здание», а также их совместной работы с учетом особенностей поведения под нагрузкой каждого из составляющих системы;

- решить обратную задачу для сваи, когда по измеренным перемещениям ее свободного конца определяются характеристики жёсткости основания;

- обосновать возможность применения конечно-элементных моделей для оценки работы грунта, определения осадки зданий и сооружений на свайных фундаментах с концевыми и поверхностными уширениями;

- выполнить экспериментальные и численные исследования работы свай с концевыми и поверхностными уширениями в структурно-неустойчивых грунтах;

- разработать методику деформационного расчёта свай с концевыми и поверхностными уширениями на действие статических и динамических нагрузок.

При решении поставленных задач использовались методы:

- теории упругости (метод конечных элементов, гипотеза Винклера, метод Жемочкина, другие методы исследования упругого полупространства) - для определения характеристик отпорности грунта, жёсткости балки и сваи, их напряжённо-деформированного состояния);

- строительной механики (расчёт основания, свайного фундамента с упрочняющими элементами, а также их расчёт совместно со зданием методом перемещений, методом конечных элементов в трёхмерной постановке);

- методики АИСИ, разработанной А. И. Сапожниковым, для определения характеристик грунта основания посредством решения обратных задач, а также метода контурных и расчётных точек для решения больших систем алгебраических уравнений по частям, в том числе в контактных задачах.

- методики МИИТа, разработанной Е. Н. Курбацким, основанной на свойствах изображений Фурье финитных функций;

- инженерной геологии и механики грунтов (метод устройства фиксаторов с фотографированием видимых изменений и др. методы проведения лабораторных и полу натурных экспериментальных исследований) - для визуальной оценки поведения основания при нагружении моделей свай.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

- разработаны новые конструктивные решения свай с поверхностными и концевыми уширениями для структурно-неустойчивых оснований

- решена обратная задача для балок и свай на упругом основании как средство определения характера и уровня отпорности основания по смещениям их опорных точек;

- разработана методика определения коэффициента постели и коэффициентов матрицы жёсткости грунта, учитывающая жесткостные характеристики уплотнённого грунта;

- выявлено влияние на повышение несущей способности фундамента втрамбованного щебня различной фракции в основание обсадной трубы буронабивной сваи, закачкой цементного раствора под нижний конец сваи, а также клина, погружаемого вокруг сваи у поверхности земли;

- разработана методика прогнозирования осадки здания на свайных фундаментах с концевыми и поверхностными уширениями на основе использования метода контурных и расчётных точек;

- разработана трёхмерная конечно-элементная модель, позволяющая оценивать напряжённо-деформированное состояние системы «основание -свайный фундамент с уширениями - здание».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций основана на использовании выверенных конечно-элементных моделей и расчётных комплексов; на последовательном логическом анализе полученных результатов экспериментальных и аналитических исследований; сравнением их с результатами, апробированных методик А. А. Григорян, Е. Н. Курбацкого, А. И. Сапожникова и др., использованием гипотез Винклера и Жемочкина; а также сходимостью результатов аналитических решений с данными лабораторных и натурных экспериментальных исследований.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в: - конструктивных решениях .свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями, позволяющими снизить расход материала до 40% и трудоёмкость - до 30%, отказаться от использования тяжёлой техники, вызывающей сотрясаемость земной поверхности, повысить несущую» способность фундамента в 2 и более раз, снизить осадку фундамента.

- методике расчёта осадки сваи с концевыми и поверхностными уширениями, определения характеристик основания при статическом и динамическом воздействиях.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: ежегодных научно-технических конференциях АИСИ (Астрахань, 2003-2010 г.г.); Международной научно-практической конференции молодых учёных и аспирантов «Научно-техническое творчество молодёжи — путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2007г); Международной научно-практической конференции «Образование, наука и практика в строительстве и архитектуре» (Астрахань, 2007г.); 2-й Международной конференции «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В. И. Вернадского» (Тамбов, 2007г.); Международной научно-технической конференции, посвящённой 85-летию со дня рождения профессора П. П. Ступаченко «Инновационные технологии в повышении надёжности и долговечности строительных конструкций» (г. Владивосток, 2007г.); 65-й Всероссийской научно-технической конференции Самарского государственного архитектурно-строительного университета «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика» (Самара, 2008г.); 1-й Международной научно-практической конференции, посвящённой 145-летию со дня рождения академика В. И. Вернадского «Современные проблемы науки» (Тамбов, 2008г.); Конференции молодых учёных «ИННО-КАСПИЙ» (Астрахань, 2009г.-2010г.).

На 7-10-ом Московском Международном салоне инноваций и инвестиций разработки, выполненные в рамках диссертационной работы: «Конструкция свайных фундаментов с уширением под нижним концом свай путём подачи твердеющих составов и технология её погружения»; «Эффективные способы укрепления грунта при возведении подземных конструкций и сооружений»; «Конструкция сваи с поверхностным уширением в виде клиньев для слабых грунтов»; «Конструкция сваи с концевым уширением, образованным глубинным обжигом» и «Конструкция буронабивной сваи с уширением из втрамбованного щебня для строительства высотных зданий и опор мостов» награждены четырьмя золотыми, тремя серебряными и бронзовой медалями, (г. Москва 2007-20Юг.).

На Международном конкурсе Европейского союза строительных вузов научных работ молодых учёных в г. Праге. (Чешский технический университет) разработка «Конструкция свайных фундаментов с поверхностными и концевыми уширениями для строительства на структурно-неустойчивых основаниях» награждена дипломом III степени.

На Каспийском инновационном форуме «ИННО-КАСПИИ-2009» работы, выполненные в рамках диссертации «Новая конструкция и технология устройства буронабивной сваи с уширением из щебня для строительства многоэтажных и высотных зданий» и «Способ закрепления оснований фундаментов термическим обжигом при строительстве и реконструкции на просадочных фунтах» награждены дипломами 1-й и П-й степеней.

На XII Международном салоне промышленной собственности «Архимед-2009» проект «Конструкция сваи с поверхностным уширением в виде клиньев для слабых грунтов» награждена серебряной медалью (г. Москва).

Диссертационная работа выполнялась в рамках гранта Губернатора Астраханской области молодым учёным по науке и технике.

На защиту выносятся:

- новые конструктивные решения и способы повышения, несущей способности свайных фундаментов;

- методики исследования, уточняющие параметры грунтовой среды;

- методики расчёта свайных фундаментов с упрочняющими элементами с учётом уточнений параметров грунтовой среды.

Результаты исследований внедрены:

Астраханским отделением. ООО строительной компании «Вымпел» при строительстве трёхэтажного жилого коттеджа индивидуальной постройки по ул. Ульянова, 91 (г. Астрахань). Внедрено усиление основания послойным втрамбовыванием щебня различной фракции под фундаментом мелкого заложения, построенном на намывном грунте. Экономический эффект от внедрения составил 70% .

Астраханским отделением Приволжской железной дороги при укреплении грунта в основании опор ЛЭП вблизи железных и автомобильных дорог Астраханской области. Использованы рекомендации по усилению основания химическими твердеющими составами из буровой суспензии глины и смеси нефтяных отходов с добавлением втрамбованного щебня. Экономический эффект составил — 300000руб. с укрепления площади грунта в 120 м2.

Научно-производственной фирмой ООО «Прочность» внедрена методика конечно-элементного расчёта напряжённо-деформированного состояния свайного фундамента при проектировании 6-и этажного административного здания в г.Астрахань по ул. Татищева.

Строительной компанией «Инвест-Строй» при возведении свайного фундамента под трансформаторную и электрическую подстанцию для микрорайона, расположенного по ул. Менжинского/Амурского с использованием закачки цементного раствора под нижний конец свай. Установлен радиус зоны закрепления грунта, давление при нагнетании, расход цементного раствора на 1 м3 укреплённого объёма грунта, водоцементное отношение цементного раствора.

Результаты диссертационной работы по проектированию и устройству свайных фундаментов, усиленных конструктивными элементами (уширениями) внедрены в учебный процесс Астраханского инженерно-строительного института при изучении дисциплин «Технология строительного производства», «Технология возведения зданий и сооружений», специальных курсов «Основы проектирования и строительства зданий и сооружений на слабых структурно-неустойчивых основаниях» на очном и заочном отделениях для специальностей «Архитектура», «Промышленное и гражданское строительство», «Проектирование зданий», «Водоснабжение и водоотведение», «Экспертиза и управление недвижимостью».

ФГОУ СПО Астраханского колледжа строительства и экономики внедрены новые конструктивные решения свайных фундаментов и методика их расчёта при подготовке специалистов по направлениям «Архитектура» и «Строительство» по дисциплинам «Строительные конструкции» и «Конструкции гражданских зданий». Методика определения характеристик грунтового полупространства при расчёте балок на упругом основании внедрена в учебный процесс по дисциплине «Конструкции зданий и сооружений с элементами статики». Акты внедрения прилагаются.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 26 научных статьях, две из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из пяти глав, общих выводов, списка литературы из 184 наименований, объёмом 200 страниц, включает 83 рисунка и 37 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны конструктивные решения повышения несущей способности свайных фундаментов при минимальных затратах на производство: сваи с поверхностными уширениями в виде сборных клиньев и концевых, полученных нагнетанием растворов, глубинным втрамбовыванием щебня.

2. Достигнуто повышение несущей способности свайных фундаментов с концевыми и поверхностными уширениями в 2-4 раза; осадка при разработанных способах устройства уширений свайных фундаментов снижается от 2-х до 5-ти раз.

3. Наличие поверхностных уширений свай в виде сборных клиньев приводят к увеличению плотности грунта за счёт его вытеснения клином в 1,5 раза, что приводит к увеличению несущей способности фундамента на 70-80%.

4. Установлено, что суммарные изгибно-сдвиговые деформации превышают изгибные на 16-30%, поэтому при расчёте свай с концевыми и поверхностными уширениями на горизонтальные нагрузки необходимо учитывать и деформации сдвига.

5. Разработан алгоритм решения обратной задачи для балок и свай на упругом основании, который позволяет определить характер и уровень отпорности основания и проследить развитие пластических деформаций.

6. Учет влияния сдвиговых деформаций при расчетах конструкций с использованием моделей упругого основания является необходимым, так как в полной степени позволяет оценить напряженно-деформированное состояние системы «грунт-свая-уширение».

7. Определение изменения характера деформаций грунтового основания вокруг сваи при увеличении нагружения с помощью изолиний показал, что зона изменения плотности грунта не превышает двух диаметров сваи от её граней в боковые стороны и трёх диаметров сваи под нижним концом сваи. Значения радиуса зоны уплотнения грунта, определённые по показателям плотности в шурфах основания, полученными экспериментально, подтверждаются теоретически.

8. Установлено, что вертикальные перемещения в контурных точках для системы «здание - свайный фундамент с уширениями - основание» в 3 раза меньше перемещений в этих точках для аналогичной системы со свайным фундаментом без уширения - «здание - свайный фундамент -основание».

9. Разработана методика расчёта сваи с концевыми и поверхностными уширениями на статические и динамические воздействия, основанная на свойствах изображений Фурье финитных функций, позволяющая рассматривать напряжённо-деформированное состояние свай и балок с кусочно-постоянными параметрами.

1. Абелев, Ю. М. Основы проектирования и строительства на макропористых грунтах/Ю. М. Абелев. -М. : Стройвоенмориздат, 1948.

2. Абелев, Ю. М. Основы проектирования и строительства на просадочных макропористых грунтах / Ю. М. Абелев, М. Ю. Абелев. — М. : Стройиздат, 1979.

3. Абелев, М. Ю. О расчёте оснований сооружений на илах Сиваш / М. Ю. Абелев, Г. М. Рейтман // Основания, фундаменты и механика грунтов 1973. -№ 1.

4. Абелев, М. Ю. Строительство зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях / М. Ю. Абелев, В. А. Ильичёв, С. Б. Ухов. — М. : Стройиздат, 1986. 104 с.

5. Айзенберг, Я. М. Исследование по сейсмостойкости зданий и сооружений / Я. М. Айзенберг. М. : Госстройиздат, 1960.

6. Алёнин, В. П. Итерационные методы расчёта систем с внешними и внутренними односторонними связями.

7. Бабков, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В. Ф. Бабков, В. М. Безрук. М. : Высшая школа, 1976.

8. Бартоломей, А. А. Прогноз осадок сооружений с учётом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций / А. А. Бартоломей. -Пермь. ПГТУ, 1997.

9. Бартоломей, А. А. Проблемы свайного фундаментостроения / А. А. Бартоломей // Сб. трудов III междун. конф. — Пермь. ПГТУ, 1992.

10. Бартоломей, A.A. Расчет осадок ленточных свайных фундаментов / А. А. Бартоломей. М.: Стройиздат, 1972, 128 с.

11. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон. — М. : Стройиздат, 1982. 466 с.

12. Бате, К. Методы решения задач в строительной механике / К. Бате, Е. Вилсон. М. : Стройиздат, 1983.

13. Бахолдин, В. В. Исследование сопротивления грунта по боковой поверхности сваи /В. В. Бахолдин // Сб. докладов и сообщений по свайным фундаментам. М. : Стройиздат, 1968. — С. 23-24.

14. Бахолдин, В. В. К вопросу о сопротивлении грунта по боковой поверхности сваи /В. В. Бахолдин, Н.Т. Игонькин// В сб.: Основания, фундаменты и подземные сооружения. Труды НИИОСП, вып. 58, 1968, С. 913.

15. Беленький, С. Б. Проектирование и устройство свайных фундаментов / С. Б. Беленький и др. — М. : Высшая школа, 1983.- 284 с.

16. Березанцев, В. Г. Успехи механики грунтов в Советском Союзе / В. Г. Березанцев и др. // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1967.-№5.

17. Березанцев, В. Г. Расчёт одиночных свай и свайных кустов на действие горизонтальных сил / В. Г. Березанцев. М. : Воениздат, 1946.

18. Ставницер Л.Р. Сейсмостойкость оснований и фундаментов. -М.: Изд-во АСВ, 2010. 447 с.

19. Ставницер Л.Р. Вынужденные горизонтальные колебания свай при действии сейсмических волн / Л. Р. Ставницер, О. Я. Шехтер // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971г.

20. Ставницер Л.Р. Резонансный метод определения демпфирующих характеристик грунтов М.: Основания, фундаменты и механика грунтов, 2008, №5, 1996.-е. 17-21.

21. Ставницер Л.Р., Алёшин А.Л. Учёт устойчивочти грунтовых оснований и фундаментов при оценке сейсмической надёжности зданий. — М: Сейсмостойкое строительство, 2000, № 2, с. 34-37.

22. Герсеванов, Н. М. Собрание сочинений, т. I / Н. М. Герсеванов. -М. : Стройвоенмориздат, 1948.

23. Герсеванов, Н. М. Применение математической логики к расчёту сооружений / Н. М. Герсеванов. М. : ОНТИ, 1923.

24. Герсеванов, Н. М. Собрание сочинений, т. I и II / Н. М. Герсеванов. -М. : Стройвоенмориздат, 1958.

25. Герсеванов, Н. М. Основы динамики грунтовой массы / Н. М. Герсеванов. М. : Госстройиздат, 1933-1937.

26. Глотов, Н. М. Свайные фундаменты /Н. М. Глотов и др.- М. : «Транспорт», 1975.

27. Глотов, Н. М. Строительство фундаментов глубокого заложения /Н. М. Глотов, К. С. Силин.- М. : 1985.

28. Гольдштейн, М. Н. О путях развития механики грунтов// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1960. - №1.

29. Гольдштейн, М. Н. Механические свойства грунтов / М. Н. Гольдштейн. — М. : Стройиздат, 1971.

30. Гольдштейн, М. Н. Механика грунтов, основания и фундаменты / М. Н. Гольдштейн, А. А. Царьков, И. И. Черкасов. М. : Транспорт, 1981.

31. Горбунов-Посадов, М. И. Расчёт конструкций на упругом основании / М. И. Горбунов-Посадов. -М. : Госстройиздат, 1953.

32. Горбунов-Посадов, М. И. Расчёт конструкций на упругом основании. 2-е изд., перераб. и дополн. / М. И. Горбунов-Посадов, Т. А. Маликова. - М.: Стройиздат, 1973, - 627 с.

33. Горбунов-Посадов, М. И. Расчёт конструкций на упругом основании / М. И. Горбунов-Посадов, В. А. Ильичёв, В. И. Кругов. М.: Стройиздат, 1984.

34. Горбунов-Посадов, М. И. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М. И. Горбунов-Посадов, Т. А. Маликова, В. И. Соломин. М., 1985.

35. Готман, А. Л. Односвайные фундаменты под опоры трубопроводов / А. Л. Готман, Р. Г. Галеев, Ю. М. Шеменков // Энергетическое строительство, 1988. №10. С. 19-21.

36. Готман, А. Л. Экспериментальные исследования работы горизонтально нагруженных комбинированных свайных фундаментов / А. Л. Готман, Р. Г. Галеев // Свайные фундаменты в массовом строительстве. — Уфа: НИИПромстрой, 1988.

37. Готман, А. Л. Опыт возведения комбинированных свайных фундаментов под колонны промышленных зданий / А. Л. Готман, М. 3. Фукс, Е. Н. Галкин // Организация и технология строительного производства. ЦБНТИ. Минпромстроя, 1985.

38. Григорьев, А. С. Изгиб балок на упругопластическом основании / А. С. Григорьев // Труды ЦАГИ, 1946. С. 32.

39. Григорян, А. А. Свайные фундаменты зданий и сооружений на просадочных грунтах / А. А. Григорян. М. : Стройиздат, 1984г.

40. Григорян, А. А. О боковом давлении в лёссовых грунтах / А. А. Григорян // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1960. №4.

41. Григорян, А. А. О проектировании свайных фундаментов на просадочных грунтах / А. А. Григорян // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1970. - № 4.

42. Григорян, А. А. К вопросу о дальнейшем развитии механики грунтов / А. А. Григорян // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1978.-№6.

43. Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты / Б. И. Далматов. Л. : Стройиздат, 1988. - С. 192-312.

44. Далматов, Б. И. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений / Б. И. Далматов, Н. Н. Морарескул, В. Г. Науменко. М.: Высшая школа, 1986.

45. Далматов, Б. И. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов / Б. И. Далматов, Ф. К. Лапшин, Ю. В. Россихин. Л. : Стройиздат, 1975.

46. Далматов, Б. И. Проектирование и устройство фундаментов около существующих зданий / Б. И. Далматов. Л. : ЛДНТП, 1976.

47. Далматов, Б. И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений / Б. И. Далматов. Москва - Санкт-Петербург, 2001.-С.226.

48. Дорман, И.Я. Сейсмостойкость транспортных тоннелей. М.: Транспорт, 1886.-175 с.

49. Дзагов, А. М. Напряжённое состояние грунта по контакту с буронабивными сваями, изготовленными из различных составов бетона / А. М. Дзагов. М. : ВНИИС, 1984. - С. 26-30.

50. Егупов, В. К. Расчёт зданий на прочность, устойчивость и колебания / В. К. Егупов, Т. А. Командрина. Киев : Будивельник, 1965.

51. Егупов, В. К. Расчёт зданий на сейсмические воздействия / В. К. Егупов, Т. А. Командрина. Киев : Будивельник, 1965.

52. Егупов, В. К. Пространственные расчёты зданий / В. К. Егупов, Т. А. Командрина, В. Н. Голобородько. — Киев : Будивельник, 1976.

53. Егупов, В. К. Совершенствование методов расчёта и конструирования зданий и сооружений / В. К. Егупов, А. И. Сапожников. -Одесса : ОИСИ, 1967.

54. Жемочкин, Б. Н. Теория упругости / Б. Н. Жемочкин. М. : Госстройиздат, 1957.

55. Жемочкин, Б. Н. Расчёт круглых плит на упругом основании на симметричную нагрузку / Б. Н. Жемочкин. -М. : Госстройиздат, 1938.

56. Жемочкин, Б. Н. Практические методы расчёта фундаментных балок и плит на упругом основании / Б. Н. Жемочкин, А. П. Синицин. М. : Госстройиздат, 1962.

57. Жемочкин, Б. Н. Расчёт упругой заделки стержня / Б. Н. Жемочкин. -М.: Госстройиздат, 1948.

58. Жемочкин, Б. Н. Практические методы расчёта фундаментных балок и плит на упругом основании без гипотезы Винклера / Б. Н. Жемочкин,1. A. П. Синицин. М., 1962.

59. Жуков, Н. В. Исследования влияния вертикальной пригрузки на горизонтальные перемещения и сопротивление свай-колонн горизонтальным нагрузкам / Н. В. Жуков, И. JI. Балов // Основания, фундаменты и механика грунтов.-М.: 1978, №1.-С. 11-14.

60. Зенкевич, O.K. Метод конечных элементов в технике /пер. с англ./ М.: Изд-во «Мир», 1975.

61. Зенкевич, O.K. Метод конечного элемента: от интуиции к общности. Сб. переводов «Механика», №6, 1970.

62. Зенкевич O.K., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986.

63. Зенкевич O.K., Ченг Ю.К. Метод конечных элементов в задачах строительной и непрерывной механики. М., ГОНТИ, 1971.

64. Знаменский, В. В. Инженерный метод расчёта горизонтально нагруженных групп свай / В. В. Знаменский. М. : Издат. Ассоциации строит, вузов, 2000.

65. Знаменский, В. В. Расчёт горизонтально нагруженных групп свай /

66. B. В. Знаменский, А. В. Коннов // Труды XI Международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению. — Сан-Франциско, 1985. С. 15111514.

67. Зурнаджи, В. А. Механика грунтов, основания и фундаменты / В. А. Зурнаджи, В. В. Николаев. — М. : Высшая школа, 1967. -С. 324-330.

68. Зурнаджи, В. А. Методы проектирования на лёссовых просадочных грунтах / В. А. Зурнаджи. Изд. РИСИ, 1958.

69. Зурнаджи, В. А. Фундаменты из коротких свай на просадочных грунтах г. Ростова-на-Дону / В. А. Зурнаджи, Ю. В. Дежин. — Киев, 1965.

70. Курбацкий, E.H. Метод расчета строительных конструкций с использованием дискретного преобразования Фурье, В кн.: «Конструкции жилых зданий». М.: ЦНИИЭп жилища, 1987.

71. Курбацкий, E.H. Оценка динамического воздействия подвижного состава на пролетное строение в процессе его надвижки // Журнал «Вестник мостостроения» №1-2. М.: Центр «ТИМР», 2004г. С.39-41.

72. Ильичёв, В. А. Свайные фундаменты в сейсмических районах / В. А. Ильичёв, В. М. Шаевич. М. : Стройиздат, 1983.

73. Кандауров, И. И. Механика зернистых сред и её применение в строительстве / И. И. Кандауров. Ленинград : Стройиздат, 1988. - С. 17- 20.

74. Кандауров, И. И. Теория дискретного распределения напряжений и деформаций сжатия в однородных и многослойных грунтовых основаниях / И. И. Кандауров. Ленинград : Стройиздат, 1959.

75. Катеринина, С. Ю. Развитие метода сплайн аппроксимаций в задачах численного расчёта стержней и пластинок с разрывнымипараметрами: автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.23.17 / Катеринина Светлана Юрьевна. -Волгоград:, 2000. 19 с.

76. Нудельман, Я. Л. Изгиб. стержней переменного сечения с учётом деформации сдвига / Я. Л. Нудельман, П. Ф. Овчинников. Киев : Изд-во «Прикладная механика», 1956.

77. Клейн, Г. К. Строительная механика сыпучих тел / Г. К. Клейн. М. : Госстройиздат, 1977.

78. Клейн, Г. К. Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики / Г. К. Клейн и др. М. : Высшая школа, 1980.

79. Колоколов, Н.М. Забивные сваи с уширенной пятой / Н. М. Колоколов, А. А. Луга, Н. Н. Глотов, В. П. Рыбчинский. Транспортное строительство, 1969, № 2.

80. Коновалов, П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий / П.А. Коновалов М. : Высшая школа, 1988.- С. 207-217.

81. Коновалов, П.А. Устройство фундаментов на затарфованных грунтах / П.А. Коновалов М. : Стройиздат,1980.

82. Костерин, Э.В. Основания и фундаменты / Э. В. Костерин. М. : Высшая школа, 1978.

83. Костерин, Э.В. Проектирование свайных и столбчатых фундаментов опор мостов / Э. В. Костерин. Омск : Изд. СибАДИ. - 1983.

84. Костерин, Э.В. Основания и фундаменты / Э. В. Костерин. М. : Высшая школа, 1990.- С.325-327.

85. Корчинский, И. Л. Расчёт сооружений на сейсмические воздействия / И. Л. Корчинский. М. : ЦНИИПС, 1954.

86. Корчинский, И. Л. Сейсмостойкое строительство зданий / И. Л. Корчинский. М.: Высшая школа, 1971.

87. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1978.

88. Крон, Г. Исследование сложных систем по частям / Г. Крон. М. : Наука, 1972.

89. Крауч, С. Методы граничных элементов в механике твёрдого тела / С. Крауч, А. Старфилд. М. : Мир, 1987.

90. Купчикова, Н. В. Исследование эффективности свай с концевым и поверхностным уширениями / Н. В. Купчикова // Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №9 / Москва, 2007г.

91. Купчикова, Н. В. Влияние уплотнения грунта со щебнем на жёсткость основания / Н. В. Купчикова // Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №10 / -Москва, 2007 г.

92. Купчикова, Н. В. Эффективные строительные конструкции и технологии на Каспийском инновационном форуме-2009 / Н. В. Купчикова, Ануфриев Д. П.// «Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века», №5, Москва. 2009. С.52-54.

93. Луга, А. А. Свайные работы / А. А. Луга М. : Трансжелдориздат, 1947.- С. 42-51.

94. Луга, А. А. Свайные фундаменты / А. А. Луга М. : Госстройиздат, 1959.

95. Луга, А. А. О повышении эффективности и экономичности свайных фундаментов / А. А. Луга / Транспортное строительство. Москва, 1978.- № 8. - С. 12-14.

96. Луга, А. А. Забивные сваи с уширенной пятой / А. А. Луга и др.. / Транспортное строительство. Москва, 1969.- № 2. - С. 18-20.

97. Ляв, А. Математическая теория упругости / А. Ляв. М. : ОНТИ, 1935.

98. Масленников, А. М. Расчёт строительных конструкций численными методами / А. М. Масленников. Ленинград : ЛИСИ, 1980. - 66 с.

99. Масленников, А. М. Приложение метода конечных элементов к расчёту строительных конструкций / А. М. Масленников. Ленинград : ЛИСИ, 1978. - 84 с.

100. Методы расчёта стержневых систем, пластин и оболочек с использованием ЭВМ. В 2-х ч. Под ред А. Ф. Смирнова. Ч. 1. М.:1. Стройиздат, 1976.

101. Методы расчёта стержневых систем, пластин и оболочек с использованием ЭВМ. В 2-х ч. Под ред А. Ф. Смирнова: Ч. 2. М.: Стройиздат, 1976.

102. Мизес, Р. Механика твёрдых тел в пластически деформированном состоянии / Р. Мизес // Сборник «Теория пластичности». — Государственное издательство иностранной литературы, 1948.

103. Миндлин, Р. Сосредоточенная сила в упругом полупространстве / Р. Миндлин, Д. Чень // Механика : сб. сокращённых переводов иностранной периодической литературы. № 4, 1952. С. 118-132.

104. Мишичев, А. И. Численный анализ деформирования каркасных зданий как трёхмерных моделей / А. И. Мишичев, А. И. Сапожников // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 2006, №7. С. 108-115.

105. Мишичев А, И. Анализ НДС свайной эстакады с соединёнными секциями при статических и динамических нагрузках / А. И. Мишичев, А. И. Сапожников // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 2007, №1. С. 125130.

106. Моргун, А. И. / Полевые исследования деформаций основания бипирамедальных свай / А. И. Моргун // Сб. Института строительства и архитектуры Госстроя БССР «Свайные фундаменты». Минск, 1975.

107. Моргун, А. И. / О геометрических параметрах висячих свай, определяющих формирование зоны уплотнения/ А. И. Моргун"// Сб. трудов Института строительства и архитектуры Госстроя БССР «Основания и фундаменты». Минск, 1976.

108. Моргун, А. И. / Эффективная конструкция короткой висячей сваи / А. И. Моргун, В. Б. Шахиреев // Сб. «Организация, механизация и технология промышленного строительства». Вып. 12. Москва, 1976.

109. Положительный решение о выдаче патента на изобретение «Конструкция фундамента на микросваях для про садочных грунтов суширениями» № 2009104885/03 (006497) . Российская Федерация/ А. И. Сапожников, Н. В. Купчикова.

110. Пшеничкин, А. П. К вопросу о вероятностном расчёте зданий на просадочных грунтах / А. П. Пшеничкин // Сб. Конструкции жилых и общественных зданий. Киев : Госгражданстрой, 1979.

111. Пшеничкин, А. П. К вопросу неоднородности лёссовых оснований при проектировании и строительстве зданий и сооружений / А. П. Пшеничкин и др. // Основания, фундаменты и механика грунтов / Материалы III Всесоюзного совещания. Киев : Будивельник, 1971.

112. Пшеничкина, В. А. Вероятностный расчёт зданий повышенной этажности на динамические воздействия / В. А. Пшеничкина. — Волгоград : ВолгГАСА, 1996.

113. Пузыревский, Н. Н. Расчёты фундаментов / Н. Н. Пузыревский. -ЛНИП, 1923.

114. Пузыревский, Н. Н. Фундаменты / Н. Н. Пузыревский. М. : Стройиздат, 1934.

115. Платонов, Ю.Н. Несущая способность свай, усиленных забивными оголовками / Ю. Н: Платонов // Несущая способность свай в слабых грунтах: сб. науч. труд./ ЛИИЖТ Ленинград, 1966.

116. Постнов, В. А. Метод конечных элементов в расчётах судовых конструкций / В. А. Постнов, И. Я. Хархурим. — Ленинград : Судостроение, 1974.-341 с.

117. Постнов, В. А. Численные методы конструкций судовых расчётов / А. В. Постнов. Ленинград : Судостроение, 1977. - 280 с.

118. Ржаницин, Б. А. Химическое закрепление грунтов в строительстве / Б. А. Ржаницин. -М. : Стройиздат, 1986.

119. Розин, Л. А. Стержневые системы как системы конечных элементов / Л. А. Розин. Ленинград : ЛГУ, 1975.

120. Розин, Л. А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам / Л. А. Розин. -М. : Стройиздат, 1977.

121. Рычков, С. П. Моделирование конструкций в среде NASTRAN / С. П. Рычков. М. :NT Press, 2004.

122. Рыбчинский, В.П. Забивные сваи с уширенной пятой/ В. П. Рыбчинский, Н. М. Колоколов, А. А. Луга. М. : Транспортное строительство, 1969.

123. Сапожников, А. И. Основы конструирования и обеспечения карсто-сейсмоустойчивости многоэтажных зданий / А. И. Сапожников. — А.: АИСИ, 2001.

124. Сапожников, А. И. Методика определения упругой и упругопластической отпорности полупространства путём решения обратных контактных задач / А. И. Сапожников/ Изв. вузов. Сер.: Строительство. -М.: 1995. Вып. 3.-С. 122-126.

125. Сапожников, А. И. Модель и эффективные расчётные схемы грунтового полупространства, / А. И. Сапожников/ Изв. вузов. Сер.: Строительство. М.: 1996. - Вып. 4. - С. 26-31.

126. Сапожников, А. И. Оптимизация параметров измерительной балки при определении жёсткостных параметров грунта методом решения обратных задач/ А. И. Сапожников, Ш. Р. Незамутдинов/ Изв. вузов. Сер.: Строительство. М.: 1988. - Вып. 7. - С. 25-28.

127. Сапожников, А. И. Расчёт свай на горизонтальную нагрузку в нелинейно-деформируемом основании/ А. И. Сапожников, Ю. В. Солгалов/ Основания, фундаменты и механика грунтов. -М.: 1980. Вып. 4. - С. 9-11.

128. Сапожников, А. И. О необходимости учёта сдвига в тонких стержнях и пластинах, расположенных на упругом основании / А. И. Сапожников // Сейсмостойкость гидротехнических и портовых сооружений Приморья. Владивосток: ДВПИ, 1971. - С. 304-305.

129. Сапожников, А. И. Методы контурных и расчётных точек в нелинейных расчётах свайных эстакад, загруженных горизонтальными нагрузками / А. И. Сапожников // Изв. Вузов. Строительство и архитектура, №5,1984.-С. 29-33.

130. Пат. 2188907 Российская Федерация/ А. И. Сапожников. М., 2002.

131. Сегерлинд, J1. Применение метода конечных элементов (пер. с англ.) / JI. Сегерлинд. М.: Изд-во «Мир», 1979. 394 с.

132. Секулович, М. Метод конечных элементов /пер. с серб./ М. Секулович. М.: Стройиздат, 1993.

133. Смородинов, М. И. Устройство сооружений и фундаментов способом «стена в грунте» / М. И. Смородинов, Б. С. Фёдоров. — М. : Стройиздат, 1986.

134. Симвулиди, И. А. Расчёт инженерных конструкций на упругом основании / И. А. Симвулиди. М. : Высшая школа, 1973.

135. Синицин, А. П. Расчёт балок и плит на упругом основании за пределом упругости / А. П. Синицин. -М. : Строй из дат, 1974.

136. Синицин, А. П. Расчёт конструкций на основе теории риска / А. П. Синицин.-М. : Стройиздат, 1985.

137. Снитко, Н. К. Статическое и динамическое давление грунтов и расчёт подпорных стенок / Н. К. Снитко. — Л. : Госстройиздат, 1970.

138. Снитко, Н. К. Расчёт свай на горизонтальную нагрузку при наличии многослойной среды / Н. К. Снитко, В. К. Чернов // Сб. трудов ЛИСИ. Л. : ЛИСИ, 1981.-С. 20-24.

139. Снитко, Н. К. Строительная механика / Н. К. Снитко. — М. : Высшая школа, 1972.

140. СНиП 2.02.03.85. Свайные фундаменты. М., 1986г.

141. Свод правил по проектированию и строительству «Свайные фундаменты» СП 50-102-2010. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР «СТРОИТЕЛЬСТВО». Москва-2009г.

142. Тюкалов, Ю. Я. Треугольный конечный элемент для расчета изгибаемых плит в напряжениях / Ю. Я. Тюкалов. М: Деп. в ВИНИТИ: № 1026-В2002, 2002.

143. Тюкалов, Ю. Я. Треугольный конечный элемент для решения плоской задачи теории упругости на основе расширенного функционала дополнительной энергии / Ю. Я. Тюкалов. М.: Деп. в ВИНИТИ: № 1027-В2002, 2002.

144. Ухов, С. Б. Скальные основания гидротехнических сооружений (механические свойства и расчёты). -М. : Энергия, 1975.

145. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев.— М. : Наука, 1986.

146. Фёдоровский, В. Г. Жёсткий штамп на нелинейно-деформируемом связном основании (плоская задача) / В. Г. Фёдоровский, С. Е. Когановская// Основания, фундаменты и механика грунтов, 1979. № 5. С. 6-9.

147. Фёдоровский, В. Г. Осадки свай в одиночных и многослойных основаниях / В. Г. Фёдоровский // Труды 1-ой Балтийской конференции по механике фунтов и фундаментостроению. — Гданьск, 1975.

148. Фёдоровский, В. Г. Современные методы описания механических свойств грунтов / В. Г. Фёдоровский. М. : ВНИИС, 1985.

149. Филин, А. П. Алгоритмы построения разрешающих уравнений механики стержневых систем / А. П. Филин. Л. : Стройиздат, 1983.

150. Цветков, В. К. Аналитическое исследование влияние напряжённого состояния грунтовых массивов на их прочностные характеристики / В. К. Цветков, Е. В. Цветкова // Научные сообщения Волгоградского клуба докторов наук. Волгоград, 2006. - Бюллетень № 15.

151. Цветков, В. К. Расчёт устойчивости откосов и склонов / В. К. Цветков. М. : Недра, 1993.

152. Цветков, В. К. Расчёт рациональных параметров горных выработок.

153. Цытович, Н. А. Механика мёрзлых грунтов: общая и прикладная / Н. А. Цытович. М. : Высшая школа, 2010г.

154. Шапиро, Г. С. Упруго-пластическое равновесие клина и разрывные решения в теории пластичности / Г. С. Шапиро // Прикладная математика и механика. 1952. - Т. XVI. —Вып. I.

155. Шапиро, Д. М. Расчёт конструкций и оснований методом конечных элементов / Д. М. Шапиро // Учебное пособие. Воронежская гос. архит.-строит. академия. — Воронеж, 1996.

156. Шапошников, Н. Н. Строительная механика. Стержневые системы / Н. Н. Шапошников и др. М. : Высшая школа, 1981.

157. Шапошников, Н. Н. Строительная механика транспортных сооружений / Н. Н. Шапошников — М. : Высшая школа, 1983.

158. Шапошников, Н. Н. Использование метода конечных элементов для решения задач теории упругости / Н. Н. Шапошников — М. : Машиностроение, 1975.

159. Штоль, Т. М. Технология возведения подземной части зданий и сооружений / Т. М. Штоль, В. И. Теличенко, В. И. Фёклин. М. : Стройиздат, 1990.

160. Шишкин, В. Я. Строительство нулевых циклов методом «сверху -вниз». М.: Жилищное строительство, 2009, № 2.

161. Шишкин, В. Я. Исследование грунта основания аварийного здания после его уплотнения щебёночно-цементными сваями / В. Я. Шишкин, В. Ф. Сидорчук, А. А. Аникьев. -М.: Основания, фундаменты и механика грунтов, 2010, №2.

162. Шишкин, В. Я. Несущая способность буроинъекционных свай с уплотнённым забоем. «Сборник научных трудов НИИОСП им Н.М. Герсеванова» . -М.: Выпуск 99, 2008.178. Шишкин, В. Я.

163. Klein, G. Okreslanie deformagi w gorotworze z uwzgledniem ich cheracteru losowego / G. Klein. Archiwum gornistwa, 1981.

164. Klein, G. Eine gewisse Bewertung der Verformung Zustandes in einem in Bergmannichen abbenbefindlichen gebridge-archiwum gornistwa / G. Klein. -1979, S. 369-385.

165. Mindlin, R. D. Stress distribution around a tunnel / R. D. Mindlin // Proc. ASCE. Vol. 65, No. 4, 1935, P. 619-642.

166. Mindlin, R. D. Beam Vibrations with Lime Dependent Boundary Conditions / R. D. Mindlin, L. E. Goodman // J. of Appi Mech. Fransast. ASME. 1950,-№4, P. 377.

167. Sinitsyn, A. P. Strength Test of Slabs on Elastic Foundations / A. P. Sinitsyn and authers. Proceeding of the Fifth Int. Conference of Mechanics. -Paris, 1961.

168. Von Mises, R. Zeitschrift fur angewandte Mathem und Mechan / R. Von Mises.- 1923.