автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Колебания свайных фундаментов-приемников от кинематического возбуждения

V ГОСУДАГСТВЩ0Й КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ^ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Ti

НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУЛАГСТВИПМЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

НУДДИН Л901МД Викторович

УДК 624.154.043.8

КОЛЕБАНИЯ СВАЙШХ ОУЩАМИТОВ-ПРИШИКОВ ОТ КИНЕМАТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Специальность 05.Z3.0i - Основания и Фундамента

Автореферат диссертанта! на соискание учоной степени кандидата техлгчзскга неук

Новосибирск - 1993

РыЗота выполнена в Новосибирском инженерно-строительна киститутп. '

Наушия руководитель - доктор технических наук , профеоса

йаоылин Михаил Иванович]

Официальные огаюшшти - доктор геолого-минералогических наук профессор Швецов Геннадий Иванович

- кандидат технических наук, доцент Смолин Юрий Петрович

Ведущее предприятие - Новосибирская Государственный

проектный институт "ГИПРОМАШРОМ"

Защита состоится " 1993 г. {/Из^есов I

заседании специализированного совета Н064.04.Ш по заьиг диссарч.лшй на соискание ученой степени кандидата тэхническ! наук при ШаосвЗирокоЯ Государственной академии строительств!

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии

Отзиви на автореферат в двух экземплярах, заварена печатью учреждения, просим направлять по адресу: КЮОО Новосибирск-8, ул.Ленинградская, 113, на шя ученого секрета специализированного совета.

Автореферат разослан кМ 1933 г.

Учений секретарь специализированного сстетв/^

хендадат технйчеи^А наук, доцент и /.,/ A.A.Küjаае

Jl wJtjy

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие производства хврактери-ся, с одной сторона - увеличением мощности и динамичности и, ростом их концентрации на промышленных площадках, с ой сторону - интенсивным внедрением современного коточиого оборудования и технологических процессов, твительнах к вибрациям. Поэтому, наряду с возрастанием ня вибраций, распространяющихся по грунту от промышленных чников, повышаются требования к ограничению параметров Заний окрукаюшдх. источники объектов. [£фокое применение пых фундаментов в общем объеме фундаментостроения, сообразность и экономичность их использования как в зтвэ Фундаментов зданий, так и под маишш и промышленное удование приводит к необходимости прогнозирования их ■•мческогб поведения при кинематическом возбуждении Заний. Решение этой задачи встречает существенные даения из-за отсутствия надежного, удобного для гического использования, теоретически и экспериментально -юванного метода рзсчета.

Имеющиеся методики расчета колебаний свайных фундаментов синематического возбуадения не позволяют учитывать вся содкмые факторы и прогнозировать параметры колебания П >этных условиях промышленных площадок с необходимой эстью. Отсутствуют систематизированные фактические данныэ инамическом поведении свайных фундементов-приемштоп. >TCh дискуссионным вопрос о влиянии свай и конструктивных ¡нностей свайных фундаментов на параметры наводгнлШг 5аний.

В связи с этим'была поставлена'следующая ноль : ;ледовать волновые процессы в системе грунтовое осяовошга-ый фундамент-приемгшк, изучить их Еза'лмодэЯотсгэ и (авизировать влияние различных факторов па параметру шких колебаний;

¿брать и обосновать применение теоретической модели [ого фундамепта-приоишко колобалй;

^работать практические методы щ/>гноэирозшш КолобттЧ ¡»х фундаментов от кинематического вопбунгщп'Я.

Для достижения .поставленной цели проведен комаш Бкоиериментальных исследований в грунтовом лотке, ¡tu опыт; полигоне и в натурных условиях, предложена теория разработаны практические метода расчета колебаний свай фундаментов-приемников.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- предложено и экспериментально обосновано примете волновых моделей свайных фундаментов для расч кинематического возбувдзкия колебаний; выполнен анализ и л рекомендации по построению расчетных схем и назначе граничных условий;

- разработана новая волновая модель одиночной сваи определения параметров ее яесткости и демпфирования с уче слоистости грунтового основания;

- получены новые расчетные формулы для вычисл! амплитуд колебаний фундаментов-приемников, поаволя] упростить оптимизацию их конструкции, включая ан целесообразности устройства свайного основания;

- проведет экспериментальные исследования, получек систематизированы фактические данныо о колебаниях оштш натурных свайных фундаментов от кинематического возбуждены

- исследовано влияние конструктивных особенностей сва фундаментов на параметры наводимых колебаний и предлс конструкция фундамента с регулируемой жесткостью основание

- впервые экспериментальным путем выявлены аакономорь волнового взаимодействия свай в кусте, на основе кси предложены зависимости для описания и учета динамачес кустового 8ф£екта при определении жесткости и дашфпро] свайного основания;

- разработана методика вычисления динамических хар, ристик грунтов для расчета колебаний свайных фундаменте материалам стандартных инженерно-геологических изысканий.

Практическая ценность работы состоит в раэра экспериментально обоснованных практических методов ра колебаний свайных, фундаментов от кинематического возбувд составлении рекомендаций по рациональному конструирс свайных фундаментов-приемников; создании пакета прши программ по расчету колеб'ний и онтимиезции конст]

¡айшх фундаментов, воспринимающих динамические нагрузки фез грунтовое основание.

Применение разработапных методов для расчетов тематического возбуждения реальных свайных фундаментов шводит к повышении точности и надежности получаемых !зультатов.

Внедрение результатов работы осуществлено на промышленных зедприятиях г.г. Новосибирска, Новокузнецка, Кемерово и др. >дтвержденный экономический эффект в ценах 1985-89 г. ютавил более 100 тыс.рублзй.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы жладывались и обсуждались:

на Всесоюзной конференции по распространению упругих и фугопластических волн (Фрунзе, 1933 г.); на 6-Я и 7-й Всесоюзннх конференциях по динамике оснований, гадаментов. и подземных сооружения (Нарва, 1985 г.; гепропетровск, 1989 г.);

на 6-й Всесоюзной конференции по экспериментальным ^следованиям инженерных сооружений (Новополоцк, 1986 г-.); на 8-м Всесоюзном симпозиуме по распространению упругих н тругоплвстических волн (Новосибирск, 1985 г.); на Всесоюзной конференции по ускорению научно-технического рогресса в фундом:;нтостроенш (Уфа, 1987 г.); на Всесоюзных совещаниях по данамике энергетических эоруженип (Москва, 1987, 1991 г.г.);

на Всесоюзной конференции по сейсмостойкости энергетических эоружений (Нарва, 1988г.);

на Всесоюзной конференции по строительству на проселочных рунтах (Барнаул, 1990 г.);

на республиканской конференции по повышению уровня эдустриализации в фундэментостроении (Уфа, 1986 г.);

на научно-технических конференциях МО СССР (Пушкин, 1988, 991 г.г.);

на областных научно-технических конференциях молодых пециалистов и научных работников (Новосибирск, 1985, 987 г.г.);

на хь-ь научно-технических конференциях НИСИ (Новосибирску. 983 - 1993 Г.Г.).

Публцквнад рааультов работа осуществлена в 29 печат; удботазс, в юм число в описании Г изобретения и I учеб;

Структура к обгам работ?;. Диссертация состоит введения, чэтырех разделов, выводов, списка литературы из наименования и трах приложений. Она изложена на 10? о основного текста и содержат 82 рисунка и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теми, дана аннотв работы, отмечены ее научная новизна и практическая значимое приведены данные по апробации, публикации и внедри результатов исследований.

В первом разделе анализируется современное состо* вопроса, сформулированы цели и задачи исследований.

Рассмотрены теоретические и экспериментал! исследования колебаний свайных фундаментов. Отме значительный вклад, внесенный работами В.Н.Артшш А.Т.Аубакирова, . Д.Д.Баркана, М.Н.Голубцовой, С.И.Г] М.И.Забылина, М.П.Захваткша, В.А.Ильичева, Л.П.Карабано) М.М.Клатцо, В.М.Манойдша, Ю.В.Монголова, O.A.Савка Л.Р.Ставницера, Г.Н.Степанова, В.М.Шаевича, Н.С.Ш О.Я.Шехтер и других авторов.

Исследованиям различных аспектов процесса колоб свайных фундаментов посвящены' работы Л.Л.Егоро Г.А.Задворнева, С.Е.Кагановской, С.К.Лапина, Ю.Г.Лебед Г.А.Марченко, Г.Н.Межевого, Б.К.Рудь, Н.К.Снитко к других зарубежных работ рассмотрены исследования F.Aboui-E Y.Chow, . R.Dobry, G.GazetaB, N.Gupta, T.Kraft, M.Lei T.Hogami, M.Novak, S.Prakash, H.Poulos, E.Haush, H .Та; H.Takeraiya, B.Sharnouby, e.a.

Проанализированы различия в постановке задата возможность применения для случая кинематического возбуад колебаний решений, полученных при анализе поведения св! фундаментов от сейсмических нагрузок.

Выполнен обзор исследований колебаний фундаме] приемников от кинема!,.ческого возбуждения. Существенный i

зшение этой проблемы внесли М.М.Клатцо, А.Я.Лускин и Зввинов, В.А.Ильичев, Э.И.Часов, С.Н.Лапин, О.Я.Шехтер и Голубцова. Вопросами передачи колебаний от одного эмента другому занимались Я.Д.ГимзельОерг, Н.И.Гусева, Забылин, В.В.Каминская, В.К.Рудь, В.Я.Рудник, Банников, М.Р.Свинкин, В.Г.Таранов и другие. Практически во всех имеющихся работах в качества эментов-приемников рассматриваются либо жесткие штампы, цие на поверхности грунта, либо фундаменты мелкого шния. Лишь незначительное число работ посвящено эриментальным исследованиям кинематического возбуашения Заний свайных фундаментов. Они имэют разрозненный характер позволяют сделать выводы о влиянии свай и конструкции вмента на параметры наводимых колебаний. Для расчета Заний свайных фундаментов от кинематического возбуэдения в эящее время используются слишком приближенные модели, матический аппарат которых слабо отражает реальные ства системы, а получаемые результаты могут приводить к ственннм ошибкам.

Выполненный анализ показал, что наиболее подходящей для ания процесса моделью является система с распределенными метрами (волновая). Однако в связи с отсутствием ходимых экспериментальных данных для выбора характеристик вания, она не получила еще развития.

Во втором разделе приведены теоретические исследования овых процессов в сваях и свайных фундаментах при ■ матическом возбуждении колебаний. Свайный фундамент-приемник колебаний рассматривается 1. стержневой системы, ~ объединенной поверху жестким верком. Грунтовое основание моделируется вязко-упругим, ропным, однородным или слоистым полупространством. Упругие ы, распространяясь в полупространство от источника баний, взаимодействуют только со сваями, преломляясь и ично отражаясь на их границах.

Предложено использовать ряд допущений и разделить задачу ¡амостоятельные блоки: определение параметров жесткости и фирования одиночной сваи; вычисление параметров'жесткости демпфирования свайного основания; расчет колебаний

фундамента о известными жесткоотными и демпфирую характеристиками основания от кинематического возбуадения. деление, не изменяя существе проблемы, упрощает подхс построению расчетных схем и решению волновых уравнений. '

Для определения параметров жесткости и демпфиров одиночной сваи рассматривались ее свободные продольны поперечные колебания в грунтовой среде. Свая моделирова вертикальным, гибким, цилиндрическим стержнем,-не терящ процессе колебаний контакта с окружающим' грунтом. В работы над темой были исследованы две модели грунте основания: однородное и слоистое.

Для однородного' ■ основания грунт ниже конца рассматривался как полупространство, а выше как соЕОкуш бесконечно тонких независимых пластин, . по которш горизонтальном направлении распространяются упругие вс Связь между перемещениями и реакциями по боковой поверх! стержня определялась из рассмотрения . задачи о колебг пластины с недеформируемым круглым вырезом. Антисимметр* перемещения слоев от возможного поворота поперечных се* стержня в вертикальной плоскости не учитывались.

Параметры жесткости и демпфирования определяли^ выражений изгибающего момента, поперечной и продольной во- "кающих в голове-сваи при ее единичных перемещениях.

При вертикальных колебаниях предложено разделять св? характеру работы в грунте (как в статике) на стойки и вис; Для сваи-стойки учитывалась невозможность вертика. перемещений нижнего конца, а для висячей - продольная си нижнем конце приравнивалась реакции упругого полупростра перемещению круглого -штампа равного радиуса.

При анализе сдвиго-вращательных колебаний сваи-сто! зависимости от величины её погружения в ма/ -жимаемые грунта изучались шарнирное сопряжение и жесткая заделка висячей сваи дополнительно анализировалась, расчетная с при которой нижний конец стертая рассматривался в круглого штампа, опирающегося на упругое полупространство Различие в результатах для рассмотренных вари граничных условий значительно -только для очень короткой (не длинее 5-8 диаметров) в слабых грунтах. Здесь фс

ЕДД $

N1.2]

г

Е3

г«-.

К^Суу

т ^ (V-

г1

»XX, ЧеХ/

Су*/ Кх«>. Схи

К«??,

Рис Л. Расчетные схема одиночной сваи для определения параметров жесткости и демпфирования вертикальных (А,Б) и сдвиго-вращатедьных (В) колебаний: А - свая-стойка, Б- висячая свая

шарнирного сопряжения достаточно хорошо описывают сдвиго-щателыше колеОания свой. Решэшк, ■■«я стеркня, "приклеенн снизу к упругому полупространству (круглый штамп), незначительном уточнении параметров жесткости и демпфиров; существенно усложняет ■ расчет и не может быть приз] целесообразным. При увеличении длины сваи до 10 - 15 диаме1 числовые значения функций полностью совпадают. С у лучше] динамических свойств грунтов раз-личия для короткой < уменьшаются, а равенство значений наблюдается еще раньше.

Для слоистого основания грунт в пределах глу< погружения сваи моделировался слоистой структурой, состо: из двух, трех или четырех слоев в зависимости от реал] условий. Каждый слой в свою очередь был предста] совокупностью бесконечно тонких независимых грргаовых плас Влияние слоев на колебания стержня рассматривалось отдельн< полученные результаты затем суммировались. Граничные усл< принимались на основании численного анализа, проведенного, однородного "основания. На верхнем конце стержня соответствуют реальной конструкции сопряжения сваи ростверком, внизу - шарнирное опнрание. Полученные расчетные формулы для висячей сваи, кэ< заделанной в ростверке, имеют вид

ЕА

V,--

г

Е1

к1 = -—-г'*-8'1", к®" а 2о.1 1 т Г

. ЕА

С1 = -

сох

у iv ,

Е1

-(1,2,9,4)

К1

XX

к' = -.

9Ф г

О*-?-

ЕГ

г®1"-1

Е1 , .

К* =

ч» г

, Е1

К

г *>.!

(2,3,4!

с1 =

для сваи-стойки

г V , »1

Е1

С1 = —Г<4'; <Р9 у 7г

V

■си

V1 -

•К.__- —I. „ . >

<рф С1 =

Е1

ГУ

а 1

ЕА.

Комплексные функции жесткости и демпфирования (£_, др.) зависят от безразмерных параметров ац, 1/г, Чш/ЧсВ. Р (для слоистого основания дополнительно - от ^.У1'1'»/7.. р4/р0 ). Индекс фуыции, стоящий вверху в скобках, обоз1

в

а %

иичэстио'олоов грунта в пределах глуСиш погруллшя сиая, й - определяется составляющей колебаний й грешгшшя! ияш. Расчетные зависимости для вычисления ФункцкД яря м количество слоев полностью согласуются меаду собой. При оешш нижнему слою нулевых характеристик (т.е. отсутствии го слоя) соответствующие функции ' для четырехслойыого аиия превращаются в выражения, найденные для трех слоев, ;. - до однородного основания.

Параметры жесткости и демпфирования свайного основания лялйсь суммированием соответствующих. значений, найдзщда-аздой отдельной сваи в кусте

] к1 ; к = 2 к* i к = 2(к1 - к* h)s

J Я* * ** К* * Х(0 *fft мм '*

I r% f т> ^

Е(к* +К4 ха+К* ha-2K* h)i С = 2(С* +С1 х2+0* hl-204 h)»

^ (рф Z« l XX Хф ' ф(р <р<р ХК V X* *<J> ' *

] С1 ; 0 * У С* ; 0 = Е<с' - С1 h).

J ** нх *х ' мф ™ хф нк

тайного' поля с большим количеством близкорасположенных это необходимо делать с учетом их волнового эдействия мевду собой. Учет динамического кустового га может производиться введением специальны* яцкентов, например, полученных автором на основе рименталышх исследований. Предложенные коэффициенты <\ эляются как отношение динамического перемещения ростверка в кусте) Ак к перемещению одиночной сваи а\ следова-

5 к"= J кt/a)c ' ok= 2 о'/Уб^ i .

ретотеском плане вопрос волнового взаимодействия свай в в настоящей работе не рассматривался и является задачей зйших исследований.

Ьшамические перемещения, ^совершаемые фундаментом при зтическом всзбуадании колебаний, можно представить как вертикальной, горизонтальной и вращательной зляюших. При известных параметрах основания задача, по ?ву, сводится к решению уравнений движения ростверка кап >го тела. Из рассмотрения поступательных вертикальных, штальных и обобщенных 'сдвкго-врвщательных колебаний ты формулы для расчета амплитуд вовх форм колебаний >рка, в том числе вертикальной составляющей о учетом 9

к)

в) Ь/2 Ь/2

/ио.2. Расчетные схемы спайного фундамента - приемник при кинематичеокеч возбуждении вертикальных (А горизонтальных (Б), одвигоеращательных (В) колебания

А)

I - без уче'** вращательной составляющей о учетом вращения, в ф-лах для В^-В^ - : вий знак; 3 - то же, нижний знак

/иа.~3. Конструкция (А) и резонансные кривые колебанн: натурного свайного фунданента от кинематмчее возбуждения

Л

зсаетнлг

Проведенный анализ показывает, что учет вращательной составляющей' колебаний существенно 'Повышает точность расчета, причем вычисления амплитуд Ах и Ах необходимо проводах^ для двух случаев сдвига фаз между Ах0 и А^.

В. третьем разделе рассматриваются экспериментальный исследования колебаний свайных фундаментов от кинематическою возбуждения. Эксперимент проводились в лаборатории, на опытном полигоне и в натурных условиях.

Для получения комплексных результатов истяьзовашсь высокочувствительные тензо- и влброизмерательныэ установки. С

1а поиседа регистрировались данадиоикко налретжая в сваях параметру кавэбиша фунжеьйнтов-цриекшшов, поверхности грунт, на площадка к; в отдельных случаях, фундсшнтов-нсточнаков Двуифатши интегрированием полученных эпхр дан&шчески; изгасощих момантов вычислялись прогибы (деформации) ствол; свай. Динамические характеристики грунтов опрадэлялнс: теговый методом на специальном ультразвуковом стоило.

В лабораторию: условиях исследования выполнялись ] грунтовом лотке 3 2 3 х 2 м. В качество источника вол использовался . штеш, колебания которого воабуадалнс: двухвальнш вибратором направленного действия. Всего в лотю были исследованы колебания 72 свайных фундаментов-приеыниш различной конструкции. Выполнено более 200 экспериментов I получением реасненсгшх крившс колебаний ростверков и епзс] динамического напряженно-деформированного состояния свай ] диапазона частот от 4 до 40 Гц. Для уточнения и проверю полученных результатов бцли выполнен эксперименты о опытным фундаментам на полигоне. Источник - фундамент мелког< заложения с укрепле1шым на нам вибратором возбуждал колебаши 16 свайных фундаментов-приемников.

Результаты экспериментов позволили сделать качественны; анализ динамического поведения свайных фундаментов пр) кинематическом возбуждении колебаний и . разработан рекомендации по рациональному конструированию фундаментов приемников. Выполнен? оценка влияния различных факторо: (интенсивности и продолжительности динамического воздействия конструкции сопряжения свай с ростверком, изгибной жесткости длины и количества свай, ориентации свайного куста го отношению к источнику колебаний, массы ростверка и услови контакта его с грунтом) на параметры наводимых' колебаний ] напряженно-деформируемое состояние свай Установлено, ЧТ1 главными определяющими факторами являются уровен: вибрационного фона площадки и динамические характеристик слагающих ее грунтов. Однако, изменением конструкции свайног» фундамента-приемника и' ориентации его по отношению к источник; можно добиться существенного снижения амплитуд колебаний.

На основании проведенного анализа предложен свайшг фундамент для виброчувствительного оборудования с регулируемо:

всткостыо основания. Основу изобретения . составляет онструкция сопряжения свай с ростверком при помощи домкратов войного действия, позволяющих оперативно регулировать зсткость системы во время эксплуатации фундамента при зменении параметров волнового поля на площадке. • Изменение эсткости производится за счет перераспределейия статических и инамических нагрузок между сваями и грунтом в широком дапазоне. Дачиная от передачи всех нагрузок на сваи и Зразования зазора между подошвой ростверка и грунтом, и энчая максимально возможным уплотнением грунта в межсвайном ространстве с загрузкой сЕай выдергивающими нагрузками. Ефективность конструкции проверена экспериментальным путем.

Выполненные исследовашм показали, что при расстояниях экду сваями в кусте около 3 их диаметров возникает волновое заимодействие между ниш. Для детального изучения этого зления были проведены специалыле эксперименты в грунтовом зтке и натурных условиях. Они заключались в изучении хлебаний одиночной сваи, пары свай, свай в кусте и кустов, 5ъединенных поверху ростверком.

В результате рекомендовано для описания волнового ¡аимодействия свай использовать коэффициент динамического готового эффекта ак, который моино определять, используя )инщш суперпозиции, через коэффициенты взаимовлияния кавдой >ры свай друг на друга

п 1

а = 2 а /п ; а .= А /А. .

»лучены экспериментальные зависимости коэффициентов взаимо-гаяния а. . от частоты колебаний а0, утл:, падешя волны р, чюсительной длины сваи 1/й и рас: 10шшя мевду ними в/й. •мечено, что волновое взаимодействие свай может, в зависпжю-[ от частоты, не только уменьшать, но и увеличивать параметры ¡сткости и демпфирования свай в кусте по сравнению с одиноч-1й сваей.При расстояниях между сваями, равных 3 их диаметрам, ■о может достигать 35-45%, а при Б диаметрах - до 10-15Ж.

Для интегральной проверки сделанных выводов и юперилентального обоснования предлагаемых методов расчета ;ли исследованы колебания 21 натура-ного свайного ндамента. Фундаменты имели разную конструкцию, опирались не

сваи и сваи-стойки. Колебания возбуждали промышленными источниками (компрессоры, кузнечные молот! через грунтовое основание. Дня 3 натурных свайн фундаментов-приемников были получены резонансные крив; колебаний в диапазоне от 0 до 70 Гц.

В четвертом разделе изложат практические метода расче колебаний свайных фундаментов от кинематического возбуждения проведено сопоставление получаемых результатов экспериментальными данными.

Выполнен сравнительный анализ различных способ назначения динамических характеристик грунтов. Бы рассмотрено несколько вариантов изменения их по глубин Правильность определения проверялась экспериментально водное методом на ультразвуковом стенде. В результате предложе методика вычисления динамических характеристик, основанная эмпирических зависимостях скоростей упругих' волн от простейп видовых признаков, физических показателей и статическс давления в грунте.

Разработан пакет прикладных программ для расчета анализа колебаний свайных фундаментов на ПЭВМ IBM PC. Па1 включает в себя программы-модули для статистической обраОо' данных инженерно-геологических изысканий, вычислэ) динамических характеристик грунтов, определения парамет] жесткости и демпфирования одиночных свай и свайного основан расчета амплитуд всех форм колебаний фундаментов-приемников кинематического возбуждения.

Специальные головные программы позволяют не тол выполнять комплексные расчеты колебаний свайных фундамент но и проводить оптимизацию их конструкций в услов конкретной промышленной площадки. Степень использования пак зависит от поставленной задачи, наличия и полноты исход информации. Каждая прикладная программа спосо функционировать самостоятельно.

Приведены графики и сделан анализ безразмер комплексных функций жесткости и демпфирования свай f(л i (?i). Использование ■ их позволяет выполнять расчеты колебг свайных фундаментов без применения ЭВМ.

Сопоставление получаемых результатов расчета 14

*спериментальных значений проводилось для всех исследованных втурных и двух опытных фундаментов. Установлено, чтй редлагаемые расчетные модели хорошо соответствуют реальному роцессу колебаний свайных фундаментов от кинематического эзбувдения. Результаты статистической обработки данных втурных исследований и расчетов по предлагаемому методу (А), Кип 2.02.06-87 (Б) и Руководству ВНИИГС, 19?б (В) сведены в аСлицу.

Количество фундаментов Характеристика Эксперимент Расчет по моделям

А Б В

21 • А 1,00 1,35 1,80 -

0,00 0,23 0,96 ' -

.21 1,00 1,64 2,18 6,08

0,00 0,32 0,91 1,87

о результатам сравнения можно сделать вывод о возможности и кономической целесообразности широкого применения азработанных методов расчета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВИВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На базе. комплексных экспериментально - теоретических :сследований предложено и обосновано применение волновых юделей свайных Фундаментов для анализа кинематического юзбуждения колебаний.

2. Задача по определению . амплитуд колебаний свайного )ундвм"нта от кинематического возбуждения разбита на :амостоятельные блоки: определение параметров жесткости и демпфирования одиночной сваи; вычисление жесткости и (ешфирования свайного основания; расчет колебаний ¡ундамента-приемшпса с известными жесткостными и демпфирующими ;арактеристиками основания. Полученные по каждому блоку )асчетные зависимости имеют универсальный характер и могут !нть использованы При решении смежных задач.

3. Построение волновых моделей основано на теории распространения волн в стержнях, погруженных в вязко-упругое голупространство. Разработана новая расчетная модель одиночной-

сваи с учетом ' слоистости грунтового основан Дифференциальные уравнения составлены на основе имеющи аналогий в волновых параметрах свайных фундаментов и обыч стержневых систем.

Получены новые расчетные формулы для определения амплн колебаний фундаментов-приемников, которые могут быть испо зованы для анализа колебаний фундаментов различного ти

4. Для практической реализации предложенного мет разработан пакет прикладных программ, позволяющий не тол выполнять расчеты колебаний свайных фундаментов-приемников, и, исходя из известного динамического режима площадки задаваемого уровня колебаний ростверка, проводить оптимиза конструкции фундаментов, включая ана ■) целесообразно устройства свайного основания.

Найдены численные значения и построена совокупно таблиц и графиков безразмерных функций жесткости демпфирования свай в широком диапазоне изменяемых параметр Это позволяет проводить расчеты колебаний свайных фундамеь без применения ЭВМ.

5. Проведены экспериментальные исследования, получен систематизированы фактические данные о колоОаниях опытны натурных свайных фундаментов от кинематического возбужден Исследовано влияние конструктивных особенностей фундаментог параметры наводимых колебаний. Предложена конструкция свай: фундамента с регулируемой жесткостью основания (а.с.150271С

Экспериментальным путем выявлены закономерности волног взаимодействия свай в кусте, на основании которых предлоа зависимости для описания динамического кустового эффекта определении жесткости и демпфирования свайного основа! Отмечено, что для фундаментов с большим количест близкорасположенных (на расстояниях менее 5 диаметров) < неучет их волнового взаимодействия в кусте может приводит существенным ошибкам.

6. По результатам исследований сделан вывод, количественный прогноз параметров колебаний зва] фундаментов существенно зависит от способа определ< динамических характеристик грунтов. Наилучшая сходим« теории и эксперимента достигается при -определении их волю

16

пыразвуковым) методов. для практического иршешшгя эдлокана методика вычисления динамических характеристик унтов через простейшие видовые признаки и физические казатели, получаемые в результате стандартных кенари.- геологических изысканий.

7. Осуществлена проверка разработанных методов расчета лебапий свайных фундаментов от кинематического возбуждения

основе сопоставления их о результатами экспериментальных следований. Установлено, что предложенные расчетные модели статочно хорошо отражают действительное динамическое ведение системы, позволяют более точно и надежно по явлению с существующими методиками прогнозировать параметры лебагшй фундаментов от кинематического возбуждения, и могут .ть рекомендованы для широкого инженерного применения.

8. Внедрение результатов работы на промышленных шдприятиях Новосибирска, Новокузнецка, Кемерово и др. швело к увеличению точности прогнозирования параметров )лебаний, позволило повысить надекность и эксплуатационную »годность строительных конструкций и промышленного 5орудования, улучшить условия труда технического персонала, даъервденный экономический эффект в ценах 1985-1989 г. >ставил более 100000 рублей.

В приложениях к диссертации представлены примеры программ зсчета по предлагаемой.методике на ПЭВМ 1ВМ рс, результаты дчисланий параметров колебаний реального свайного фундамента г кинематического возбуждения и документы о внедрении эзультатов работы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих зботах:

. Нундин Л.В. Исследование взаимодействия упругих воли со ваШшми фундаментами-приемниками // Газ. докл. Всесоюзн, онф. по распространению упругих и упругопластических волн. -рунзе: ФПТИ,1983.-С.10-12.

.. Забылин М.И., Нуждин Л.В. К методике исследований колебаний раШшх фундаментов-приемников //Пути сникения материалоемкос-Я строительных конструкций и интенсификации строительного

17

производства: Тез. обл. науч.-теш. конф.- Новосибирск: 1983.-С.26.

3. Забылин М.К., Нуждин Л.В. Колебания гюстверков-прием на коротких сваях при кинематическом оозбуждешш // экономии ресурсов в строительстве в условиях Сибири : докл.обл.науч.-техн.конф.- Новосибирск: ШСМД984.-С.21.

4. Нуждин Л.В., Забылин М.И. Экспериментальные исследс колебаний свайных фундаментов-приемников от кинематича воздействия // Динамика оснований, фундамента!- и поде сооружений :Тез.У1 Всесоюзн.конф.- Л.: ВНИИГ,1985.-С.497-

5. Нуждин Л.В.,Забылин М.И.Исследование колебаний свайных даментов-приемников на моделях в натурных грунтовых уел //Вопросы повышения эффективности строительства: Тез.дою науч.-техн.конф.-Новосибирск:НТО Стройиндустрии,1985.-С Л

6. Забылин М.И..Литовский С.В.,Нуждин Л.В.Динамические ис ния свайных фундаментов//Эксперименгалыше исследования нерных сооружений:Тез.докл.VI Всесоюзн.конф.- Новополоцк: 1986.-С.72-73.

7. Забылин М.И.,Литовский С.В.,Нуждин Л.В.Применение cnet ных конструкций ростверков для снижения горизонтальных кс ний //Повышение уровня индустриализации в фундаментостро( применением новых конструкций и технологий: Тез. докл. р£ науч.-практ.конф.- Уфа: НИИпромстрой,1986.-С.45-46.

8. Б-.Зылин М.И., Линовский C.B., Нуждин Л.В. Динами1 расчет' и проектирование свайных фундаментов // Уск< научно-технического прогресса в фундаментостроении :C6.i тр.,-Т. 2.- М.: Стройиздат,1987.-С.270-271.

9. Нуждин Л.В., Забылин М.И. Волновое взаимодействие с кусте // Динамика неоднородных сред и взаимодействие i элементами конструкций :Сб.научн.тр. (по мат.докл.vil] Все СИМПОЗ.).- Новосибирск: ИГД СОАН СССР,1987.-C.I33-I36.

10. Нуждин Л.В., Забылин М.И. Экспериментальное обосн теории расчета колебаний свайных фундаментов-приемник кинематического возбуждения // Совершенствование матер конструкций и технологии строительства :Тез.докл.обл. техн.конф.- Новосибирск: НТО Стройиндустрии,198?.-С.21-2

11. Нуждин Л.В. Лабораторные и крупномасштабные мод иссле^ )вания свайных фундаментов ' при кинемати

збуждешш колебаний // Повышение надежности энергетических эружений при динамических воздействиях:Сб.мат.Всесоюзн.науч. ехн.совбщ.ДЭС-87.- Л.: ЛО Энергоатомиздвт,1989.-С.166-169. . Нувдин Л.В., Забилин М.И. Расчет вертикальных колебаний ндвмента на висячих сваях от кинематического возбуждения // туальныа проблемы внедрения научно-технического прогресса и вого хозяйственного механизма в капитальном строительстве нистерства обороны СССР,- Пушкин: ПВВИСУ,1989.-С.103-104.

Нувдин Л.В..Забылин М.И.Расчет колебаний свайных фундамен->в от кинематического всзбуадэння//Динамика оснований, фунда->нтов и подземных сооружений : Тез. vn Всесоюзн. конф.- М. : ШОСП, 1989.-С. 94-95.

1. Забылин М.И. .Линовский С.В.,Нуждин Л.В.Методы снижения ко-!баний свайных фундамвнтов//Динамика оснований, фундаментов и здземных сооружений: Тез.УП Всесоюзн.конф.- Н. :ВНШ0СП,1989.-.283-284.

5. А.а. 1502716 (СССР). Свайный фундамент / М.И.Забылин, .В.Лияовский, Л.В.Пуадш (СССР).- Л 4280116/23-33; ЗаЯВЛ. 7.07.87; Опубл.23.08.89, Бюл. й 3I-2C.

6. Нуадш Л.В.,Забылин М.И. Теоретические предпосылки расчета олебаний свайного фундамента-приемника от кинематического во-буадения//Сэйсмостойкооть энергетических сооружений: Мезздуве-рмств.сб.науч.тр.(по маг. Всесоюзн.конф. СЗО-88).- Л.: ВИИИГ, 990.-С.127-132.

7. Нувдин Л.В.,Забылш1 М.И.Расчет параметров жесткости и демпфирования свайного фундамента с учетом слоистости грунтового )Снования//Тез.докл.науч.-техн.конф.- Новосибирск: НМСИ,1990.~

50-61.

[8. Нуждин Л.И., Забылин М.И. Расчет колебаний свайных фундаментов на просадочных грунтах // Лессовые просадзчные грунты как основания зданий и сооружений : Тез. Всесоюзн.науч. -практ.конф.,-Кн.2,4.1.- Барнаул,I990.-С.50-54.

19. Забылин М.И., Лшювский C.B., Нувдин Л.В. Рациональные конструкции свайных фундаментов под маыищ и их расчет // Совершенствование расчета и конструирования фундаментов : Тез. докл.к^уч.-техн.конф.- Севастополь,I990.-С.87-88.

20. Нувдин Л.В., Забилин М.И. Жесткость и демпфирование вертикальных колебаний свайного фундамента в слоистом основании

//Изв.вузов.Строительство и архитектура.-1990.-й 12.-С.36-41.

21. Нувдш Л.В., Забылин И.И. • Рациональный расчет параметре жесткости и демпфирова!шя сдвлго-врадателышх колебав' висячей сваи // Архитектура и строительные констхукции : Тес докл.науч.-техн.конф.- Новосибирск: НИСИ,I991.-С.65-66.

22. Нувдин Л.В., Забылин М.И. Расчет амплитуд колебаш фундаментов от кинематического возбуждения // Изв. вузоЕ Строительство и архитектура.-1991,- >5 9.-0.33-38.

23. Забылин М.И., Линовский С.В.,.Нуждин Л.В. Проектироза: ■ свайных фундаментов под машины :Учебн.пособие,- Новосибир- ■■ НИСИ, 1991.-88 С.

24. Нувдш Л.В., Забылин М.И. Определение динамически характеристик грунтов для расчетов колебаний свайш! фундаментов // Архитектура и строительные конструкции : Тез докл.науч.-техн.конф.- Новосибирск: НИСИ,1992.-С.54-55.

25. Нуждин Л.В., Забылин М.И. Жесткость и демпфирована сдвиговращательных колебаний свайного фундо..,онта в слоисты грунтах //Изв.вузов.Строительство.-1992.- Л II-I2.-C.38-44.

26. Нувдин Л.В., Черный Ю.Г. Програмное обеспечение расчете колебаний свайных фундаментов //Строительные конструкции расчет сооружений : Сб. тез. докл. науч.-техн. конф.- 4.1. Новосибирск :НИСИ,1993.-С.51-52.

27. Нуждин Л.В., Линовский C.B. Учет статической нагрузки ггр определении параметров жесткости и демпфирования сдвига -вращательных колебаний тякелонагруженных свайных фундамента // '"-роительные конструкции и расчет сооружений: Сб. тез.докл науч.-техн.конф.- 4.1.- Новосибирск: НИСИ, 1993.-С.49-50.

28. Нуждин Л.В., Забылин М.И. Пакет прикладных пг . наш дл расчета колебаний фундаментов от кинематического' возбувдени //Тез.науч.-техн.конф.МО СССР.-СПб. ,Ц.с. ,1991 (наход.в печати,)

29. Нуждин. Л.В.,Линовский C.B. Волновые методы расчета колоба шеи фундаментов под мазшш с динамическими нагрузками и вибро чувствительное оборудование // Научно-технические достижения изобретения, рекомендуемые для использования в строительств -Н.:ВШШ1Ш, 1993 (наход.в печати).