автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Работа оснований ограниченной распределительной способности

РостовскАЯ-ва-Дону государственная академия строительства

РГ6 од

2 2 - на правах рукописи

Субботин Анатолия Иванович

Работа оснований ограниченной распределительной способности

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты 05.23.17 - Строительная механика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону , 1995

Работа выполнена на кафедре систем автоматизированного проектхрованхя объектов строительства ж фундаментостроения Новочеркасского государственного технического университет*.

Научный руководитель; академик МЛН ВП1, доктор

технических наук, профессор Мурзенко Юлиан Николаевич

Официальные оппоненты: лауреат Государственной прении и

премии Совета Министров СССР, доктор технических наук, профессор Коновалов Павел Александрович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Хадисов Магонедрасул Каимович

Ведущая организация: СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ

Защита состоится "13" нюня 1995 г. в 10 час. 15 мин. на заседании диссертационного Совета Д.968,64.01 Ростовской- на-Дону государственной академии строительства <344022, Ростов-на-Дону, уя.Социалистическая, 162) в зале заседаний Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан "Ш" »1лД V 1995г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук

Ю.А. Веселев

Общая характеристика работы

Актушяьяоетл темы. Расчет оснований зданий к сооружений в инженерной практике осуществляется с применением ряда расчетных моделей. Наибольшее распространение получили расчетные модели грунтового основания как линейно-деформируемой среды, а также нелинейные модели грунтовых сред. Эффективность последних обеспечивается возможностью учета упруго пластических свойств грунта, которые ощутимо проявляются при повышенных нагрузках на грунтовое основание. Имеется обширный класс зданий и сооружений, работающей при сравнительно небольших нагрузках на основание, не превышающих так называемую нагрузку зарождения пластических деформаций. Такие основания рассчитывают с применением модели линейно-деформируемой среды, основанной на теории упругости и, как следствие, в расчете сохраняются два существенных недостатка этой модели: не учитывается реальная распределительная способность грунтов; в расчетах напряженно-деформированного состояния не учитываются прочностные характеристики грунта (внутреннее трение и сцепление).

Является актуальным исследование и разработка расчетных моделей, обеспечивающих возможность определения компонент напряжений и деформаций с учетом распределительной способности грунта основания н его прочностных характеристик.

Целью джссергшцжоияой работы является разработка метода расчета оснований фундаментов посредством учета распределительной способности основания и его прочностных свойств.

Для достжжевжя уклзшпной целя постявлевы следующие злдмчя:

1. Исследовать аналитические решения о распределения напряжений и деформаций в полуплоскости при нолубесконечных нагрузках.

2. Разработать теоретическое решение в напряжениях для полуплоскости при действии полубесконечных нагрузок применительно к условиям работы оснований фундаментных штат с учетом ограниченной распределительной способности основания.

3. Экспериментально изучить напряженно-деформированное состояние и характер перемещений поверхности в краевой зоне основания при возрастании нагрузки. Провести сравнения экспериментальных данных с теоретическими расчетами.

4. Разработать на основе полученных решений методику расчета оснований плитных фундаментов по второй груше предельных состояний.

реализовать предложенный метод аа IBM PC совместимых компьютерах и довести до возможности использования в инженерных расчетах.

5. Сравнить результаты теоретического расчет« с данными натурных испытаний в целях обоснования предложенного метода расчета.

в. Разработать рекомендации но использованию предлагаемого метода расчета деформаций оснований сплошных опытных фундаментов в инженерной практике и привести примеры расчета.

Научала вопжжиа работы:

-развито теоретическое решение задачи о работе основания ограниченной распределительной способности сплошных плитных фундаментов;

-разработано решение задач о напряженно-деформированном состоянии основания ограниченной распределительной способности при действия полубесконечной s полосовой нагрузок применительно к расчету оснований плитных я ленточных фундаментов;

-получена новая информация о напряженно-деформированном состояния я процессах упруго пластического деформирования основания плитного фундамента в экспериментальных исследованиях на моделях;

-исследован процесс развития деформаций формоизменения песчаного основания путем изучения дилатансиопных характеристик фунтовой среды в краевой зоне основания;

-показано близкое совпадение экспериментальных данных и теоретического решения для основания ограниченной распределительной способности.

Прлвтжчесяля ялжчямосгь;

-предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния основания, позволяющая учитывать прочностные характеристики и распределительную способность грунта при полосовой и полубесконечной нагрузках, хорошо согласующаяся с результатами экспериментальных исследований;

-апробирована в экспериментальных исследованиях автоматизированная система научных исследований оснований и фундаментов на моделях;

-исследовано НДС основания фундаментной шш гы методом информационного моделирования на персональном компьютере и получены донные, используемые в анализе теоретических и экспериментальных данных;

-предложены инженерные решения по новым конструкциям фундаментов и приборам для их исследования, подтвержденные авторскими свидетельствами;

-разработана нрырамма-модуль для программного комплекса АПОФЕОС, позволяющая выполнять расчет деформаций оснований с учетом ограниченной распределительной способности.

II» защиту выносятся:

-результаты теоретических исследований по разработке модели основания ограниченной распределительной способности;

-методики аксперимепталъного моделирования работы основания фундаментной плиты с применением ЛСНИ;

-результаты экспериментального изучения распределения напряжений и деформаций в основании модели фундаментной плиты и обоснования полученного теоретического решения;

-методики и результаты исследования дилатансиошшх процессов деформирования грунта в основании модели фундаментной плиты;

-рекомендации по использованию теоретических и экспериментальных дапных в инженерной практике.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы» включающего 156 наименований и 2 приложений. Полный объем диссертации 221 страница, включая 110 рисунков, 8 таблиц. Основной текст диссертации (без оглавления, списка литературы, приложений, рисунков и таблиц) содержит 116 с. машинописного текста.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международной школе-семинаре по фундамент оетроению и охране геологической среды (Сочи, 1992), па IV Всероссийской конференции "Пелиа«йная механика грунтов" с иностранным участием (Слнкт-Пет«рбург. 1 Й'М). на Российской научной конференции "Информационные технологии в архитектуре" (Ростов-на-Дону, 1098), на впутривузовекпх конференциях кафедр строительного цикла НГТУ (1991-1994гг.).

Результаты работы использованы: в учебном процессе по специальности 29.ОЯ. ПРО САПР; в г/б научно-исследовательской работе по теме 23.91 "Разработка компьютерной технологии поиска оптимальных решений в многовариантвом проектировании фундаментов и оснований"; в прогнозах деформаций натурных адиний и сооружений.

Публикация. По теме диссертации опубликовапо б работ и получено одно авторское свидетельство на изобретение, один патент и одпо положительное решение по заявке на изобретение.

Автор выражает благодарность доценту, кандидату технических наук В. В. Шматков у, консультации которого использованы в процессе работы и написании диссертации.

Основное содержите работы

Во въодоинн обосновывается актуальность темы, ее научная и практическая целесообразность.

В иерлой главе дан анализ состояния изучаемого вопроса, отмечаются актуальные направления в развитии методов расчета оснований сплошных плитных фундаментов и нх экспериментальных обоснований. Сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Основы теорни расчета грунтовых оснований были разработаны в трудах Ш. Кулона, Ж. Буссинеск«, В. Ренкина. В.И. Курдюмова, Л. Пран-дтля, Н.М. Герсеванова, К. Терцаги, В.В. Соколовского, В.Г. Верезанце-ва и др. Расчету фундаментов как конструкций на упругом основании были посвящены исследования II.И. Фусса. Е. Винклера. Г.Э. Проктора, Н.П. Пузыревского, А.Н. Крылова, В.Г. Коренева, М.И. Горбунова-Посадова, И.А. Симвулиди и др. Проблемы проектирования оснований зданий и сооружений получили развитие в трудах В.А. Флорина, H.A. Цыювича. Д.Е. Польшина. К.Е. Егорова, Б.И. Далматова. Г.П. Чеботарева, А. Кеэди. П.Л. Иванова, П.А. Коновалова, A.A. Бартоломея. А.II, Пшепичкина и др.

Значительное влияние на теорию расчета осноьвпий оказало развитие нелинейной механики грунтов. Расчетные модели основания, учитывающие уцругоплаотичеокое деформирование фунтов, существенно приблизили теоретические решения к реальным особенностям работы грунтовых оснований под нагрузкой. Это позволило повысить надежность и обеспечить ресурсосбережение в проектировании оснований и фундаментов. В этом направлении провели исследования В.В. Соколовский, И.В. Федоров, М.И. Горбунов-Посадов, A.C. Строганов, М.В. Малышев, Ё.Ф. Винокуров. С.С. Вялов, В.Н. Николаевский, В.И. Дидух, Ю.К. Зарец-кий, 10.11. Мураенко, В.И. Соломин, A.JI. Крыжановский, A.B. Фадеев, А.К. Бугров, З.Г. Тер-Мартиросян, В.Г. Федоровский, A.JI. Гольдин, Г. В. Васильков, В. П. Дыба и др.

Существенное значение в развитии методов расчета оснований сыграли экспериментальные исследования работы оснований на моделях и в натурных условиях. Эти исследования нозволили изучить особенности развития НАПрткеппл-дсформировяпетого состопппя грунта основания и

проверить основные расчетные положения. Экспериментальным исследованиям оснований фупдшоптоп посвящены работы H.H. Давиденкова, Н.В. Лалетина, Г.И. Покровского, И.С.Федорова, В.Г. Березанцева, П.Д. Евдокимова, М.В. Малышева, Т.Ф. Липовецкой, Ю.Н. Мурзенко, Д.С. Баранова, Г.Е. Лазебника, А.П. Криворотова, В.И. Фёклина.

Анализ литературных источников показал, что одним из эффективных направлений в расчетах оснований является вопрос о действительной распределительной способности грунтового основания. В настоящее время известно, что грунты обладают большей распределительной способностью, чем предполагает гипотеза местных упругих деформаций, но меньшей, чем предполагает гипотеза общих упругих деформаций. Известен ряд попыток учета этого явления с помощью комбинированных моделей. Однако, в основном эти модели относятся к типу контактных, не позволяющих найти распределение напряжений и деформаций в грунтовом массиве.

Исходя из отмеченных особенностей состояния вопроса сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе описаны принципы подхода к развитию расчетной модели упругого основания ограниченной распределительной способности и основные теоретические положения предлагаемого метода.

Результаты экспериментальных исследований НДС в массиве песчаного основания под круглым жестким штампом, полученные Ю.Н. Мурзенко и Ю.В. Галашевым, позволили установить специфику развития в основании двух качественно различных зон: "активной", т.е. воспринимающей нагрузку от штампа, и "пассивной", в которой НДС при нагру-жении изменяется незначительно.

В диссертационной работе ставится задача учета реальной работы грунтов под нагрузкой о1раничением распределительной способности упругого основания. Данный подход практически не усложняет расчетную модель и позволяет в полной мере использовать хорошо разработанный математический аппарат теории упругости.

При развитии задачи о действии полубесконечной нагрузки на распределение напряжений в упругой полуплоскости ограниченной распределительной способности как базовое принято решение В. В. Шматкова я В.П. Дыбы о действии силы Р на полуплоскость.

В задаче о действии на полуплоскость полубесконечных нагрузок определялось напряженное состояние в некоторой точке К (рис. 1).

На напряженное состояние в точке К, характеризуемой полярным углом в и радиусом г, оказывают влияние нагрузка р и пригруэка q.

определяемые углами видимости <хр = - <р + в и ад = - <р -в.

Поэтому напряженное состояние в точке складывается из суммы двух компонент - влияния нагрузки р и влияния пригруэки ф

<7, = ег„ + а^ (1)

Используя известные выражения теории упругости для напряжений от действия равномерно распределенной нагрузки в условиях плоской

аадачи, получим:

<г,=--

* я - 2р + яп 2р

[<Хр + яаар сов(ар + 20)]; [<гв + ип ая со + 2#)].

(2)

" х- 2р+ яп2р1 Подставляя значения углов видимости в (2) я принимая во внимание (1) получим:

а. =

(р + ф(я - + ад. 2^) + (р - д){2в ■+ ид. 2<?)

2(я - ап2р) Таким же образом получаем выражения для С7Г и г^,: а _ (р + - 2р - ид 2р) + (р - - ад 20) ' 2(яг - + ап 2<р) '

_ (р - д)(С08 2р + С05 23) ^ 2(* - 2р+ИП2р)

Рис. 1 Напряженное состояние в точке от действия полубесконечной нагрузки с прщруакой на полуплоскость ограниченной распределительной способности.

Границы областей между вьщеленнымн зонами Л-С-П предложено расположить по линиям (плоскостям), образующим с горизонтальной плоскостью угол, равный углу внутреннего трения грунта

Для характерных зон полуплоскости, воспользовавшись известными формулами перехода от декартовых координат к полярным, получим значения напряжений: зове "Л"

о, \ д(л - 1<р ± ап 2у>соя29),

(8)

■ I»

,} х — '2<р + ЯЦ1 20

<7яп2рнп20 л - 2о +■ кш 2р ' - зона "С"

0,'\ (р + -2<р± яп 2<рсоя2<>) * (р- <7)(2А + со82рап2в).

а„ '

>0 ! 2(я - 2о + ЯП 2р)

(р + йи 2рнп29 + (р - <^)(1 * сок2<>со$в)

I /> " '

2(я - 2р + яп 2<») - зона "ГГ

^^ р(я - ±аа2рсоя29)

Г,,

й1 я -2р + яп2р р яп 2с> вт 2в /г - 2<? ят2<р'

(4)

(Я)

Рис:. 2 Действие полубесконечиой нагрузки с прифузкой на

упругую полуплоскость ограниченной распределительной способности.

Для влеольно-спяапой среды (е>=0) пырвженвн (3) и (5) соответствуют значениям напряжений при предельных значениях угла 9. Непрерывность параметров напряженного состоянии (с,.¡т,, г 1в ) легко доказыпа-

нтся тождественностью выражений (3) и (-1), (4) и (5) на соответствующих границах характерных зон полуплоскостей.

Отметим, что в отлжчин от нелестной модели теории упругости, значения напряжений, полученные для упругого основания ограниченной распределительной способности, зависят не только от нагруакж и при-груакя, но ж от угла внутреннего трения. Тав как данная величина относятся к прочностным характеристикам грунта основания, то модель основания ограниченно! распределительной способности имеет преимущество перед моделью теория упругости, где зависимость между напряжениями я прочностными параметрами основания отсутствует.

Для получения выражений компонент напряжений для полуплоскости при действия полосовой нагрузки с пригрузкой воспользуемся сложением полей напряжений для случая модели линейно-деформируемой среды, так как это не вызывает сложностей в связи с соблюдением принципа независимости действия сил. В диссертации принята рабочая гипотеза о сложении полей вертикальных нормальных напряжений, предложенная Ю.Н. Мурзенко.

За основу примем схему полубесконечной нагрузки с пригрузкой (ряс« 2), тогда для полосовой нагрузки получим следующую схему (ряс. 3).

Для характерных зон полуплоскостей получены следующие выраже-

■ Р>

-•она "1"

-мва "2"

-•она "8"

=0;

* 4 2(ж-2*> + ап2р)

_2д(я-2»-мп2р) + (р-. п.

г 2(ж,-2р+ип2р) ' 1 '

20г-2? + кп2*>)'

_ {р+д){*-29 + ап2ф) + (р-д)К.

* 2(ж-2»»+«т2р)

г 2(*-2*> + юп2р) ' 1 '

г = ,

9 2(*-2*> + ал2р)'

-зон» "4"

стг = Т,

х-2<р-5т21р = Ч-~—

г„=0.

где К, Ъ, М - коэффициенты напряженного состояния.

Р

Рис. 3 Действие полосовой нагрузки с пригрузкой на упругую полуплоскость ограниченной распределительной способности.

Для идеально-связной среды (¡р =0) выражение (7) строго переходит в выражение для упругой полуплоскости для полосовой нагрузки с пригр узкой, полученное Ю,Н. Мурзенко, я выражения (б), (8) л (9) соответствуют значениям напряжений при предельных значениях угла в.

Непрерывность параметров напряженного состояния СТ1, аг,

легко проверяется тождественностью выражений (в) и (8), (7) и (8), (8) и (9) на соответствующих границах зон полуплоскости.

Также рассмотрено использование решения для основания ограниченной распределительной способности для получения значения нагрузки зарождения пластячской области.

Исходя иэ решения И.В.Федорова, рассмотрена плоская задача построения упруго пластического поля напряжений в основании, обладающем сцеплением с и трением р при полубесконечной равномерно распределенной нагрузке с прнгр узкой и беа пригр узки. Для полуплоскости, нагруженной полубесконечной равномерно распределенной нагрузкой, без пригр узки, пластическое состояние в грунте появляется вдоль радиуса при 0=0 при нагрузке зарождения пластической зоны

2 -(д<р[*^-9)

у

Третья главл посвшценл экспериментальному исследованию работы основания под моделью фундаментной шхиты.

Для проведения экспериментальных исследований использовалась автоматизированная система научных исследований (АСНИ) оснований и фундаментов на моделях. Центральным эвеном данного комплекса является испытательная машина МФ-1 конструкции Ю.Н. Мурзенко. В состав АСНИ также входят система дистанционных преобразователей, информационно-измерительная система СИИТ-3 и персональные компьютеры. Автором освоена и адаптирована АСНИ к условиям решения задач экспериментальных исследований по про1рамме диссертационной работы: совместно с инженером А.К, Луценко разработана методика автоматизации эксперимента, программы автоматического опроса и обработки сигналов датчиков, метрологического обоснования результатов измерений. Это позволило с помощью программно-технического обеспечения АСНИ выполнить эксперименты на моделях в реальном масштабе времени.

Передача нагрузок на модели гидродомкратами управлялась через пульт управления машиной, имеющий измерительную шкалу с тремя пределами измерений; до 100, 200 и 500кН, Лоток машины МФ-1 имеет внутренние размеры 8.0 х 3.0 х 2.2 (глубина) м и заполнен песчаным грунтом. Напряжения н деформации в массиве основания измерялись дистанционными высокочувствительными преобразователями напряжений ж деформаций. Моделью фундаментной плиты служила плита из ге-тинакса с размерами 1.5 х 0.8 х 0.01 ( толщина )м, отвечающая условиям моделирования. Нагрузка повышалась ступенями со стабилизацией НДС основвния. Время стабилизации определялось автоматически посредством программного математического обеспечения.

В главе дан анализ погрешностей измерительных приборов и обработки экспериментальных данных для моделей плитных фундаментов. Методика проведения опытов, принятая в диссертационной работе, отражала в себе как опыт ранее проведенных экспериментальных исследований в лаборатории АСНИ, так и предложения автора диссертации.

Принятая условиями эксперимента установка преобразователей в полярной системе координат осуществлялась с помощью полярного зажима, закрепленного на жесткой траверсе. Угол установки принят равным 15е при радиусе закладки 0.4 м из условия допустимого расстояния между датчиками ч массиве, равного трем диаметрам корпуса преобразователей. Преобразователи устанавливались в плане по осям симметрии плиты.

Целью экспериментальных исследований в первой серии опытов явилось изучение развития напряженно-деформированного состояния я характер перемещений в краевой зоне основания фундаментной плиты.

Выло проведено восемь опытов. Два опыта проведены до нагрузки Р=0.32 МПа, шесть- до иагруэки Р=0,б МПа. В результате получены данные о развитии перемещений под плитой и в ее окрестности, график общих осадок, эпюры распределения напряжений и деформаций в краевой зоне основания.

Эпюра контактных напряжений принимала параболическую форму до нагрузок Р=0.28 МПа, при большем нагружении напряжения более интенсивно развивались по оси нагрузки и наблюдалась трансформация эпюры.

Радиальные не пряжения аг получили развитие под слитой с наибольшим значением при полярном угле в » 45°.

Тангенциальные напряжения <7$ свое наибольшее развитие получили

вдоль луча в " 90°, что соответствует теоретическим предположениям.

Касательные напряжения наибольшее значения имели в интервале в = 30° + 50° с максимумом при в <• 40°.

Радиальные деформации ег наибольшее значение имели при величине угла в в интервале -15° < в < 30°.

Тангенциальные деформации ев имели выраженные зоны как сжатия,

так и растяжения. Деформации растяжения соответствовали значениях угла В от -90° до +45°. Деформации сжатия с большей интенсивностью развивались л направлении в« 60° + 90°. Сдвиговые деформации угв

наибольшее значение имели при величине угла 0 в интервале 15° + 45°.

Необходимо отметить, что сдвиговые деформации с помощью дистанционных преобразователей в основании модели плиты ранее не измерялись. Данная информация о характере деформаций сдвига в краевой зоне фундаментной плиты была получена впервые.

Приведены вычисленные значения инвариантов напряженного состояния главные напряжения ст± и <7%, главные деформации и С8, интенсивности касательных напряжений 01 и интенсивности деформаций сдвига ¿7(-.

Во второй серии опытов проведены экспериментальные исследования деформаций формоизменения песчаного грунта путем измерения ком-поннт тензора деформаций и вычисленная дилатансионных характеристик грунта в массиве основания.

Поведение грунта в массиве основания существенно отличается от условий нагружания образца в камере трехосного прибора. Идея исследо-

ваний дилатансионных характеристик грунта в опытном грунтовом лотке под моделями фундаментов принадлежит профессору, д.т.н. Ю.Н. Мурэенко, Реализация таких исследований потребовала разработки специальных методик, и самое главное - приборов для непосредственных намерений всех компонент тензора деформаций с достаточной точностью.

Принятая методика непосредственного определения дилатансношшх характеристик в грунте основана на выделении приращений пластической составляющей Аер в доле приращений полной объемной деформации Дб, представляющей сумму упругой и пластической составляющих частей приращения деформаций.

Д^+Д**, (И)

где Дс^- приращение полной деформации;

, - соответственно упругая и пластическая части приращения деформаций.

В качестве основного принято дилатансионное соотношение, предложенное В.Н. Николаевским;

= (12)

где ¿у" и скр - соответственно второй инвариант девиатора приращений к первый инвариант тензора приращения пластических деформаций;

А - коэффициент (скорость) дилатансин;

X • параметр упрочнения.

Для определения приращений исследуемых пластических деформаций нагрузка на модель плиты прилагалась ступенчато с пошаговой разгрузкой н выдерживанием времени стабилизация с целью выделения упругой в пластической составляющих относительной деформации. Небольшое значение величины пошаговой разгрузки обеспечивало малое влияние 'истории" натр ужения.

Для выявления в плоскости основания модели фундаментной плиты зон с различной величиной я направлением сдвиговых деформаций, были запланированы в проведены предварительные эксперименты.

На основании полученных данных, в виде изолиний сдвиговых деформаций у на соответствующий ступенях натр ужения, выбриты

фиксированные точки (рис.7), в которых измерялись все компоненты тензора деформаций

По результатам намерений компонент тензора деформаций были вычислены значения коэффициента дялатансии Л. Значение коэффициента дялатансии X в основании модели фундаментной плиты является переменной величиной как по полю основания так и с ростом нагрузки. Наиболее интенсивно скорость дилатансяи возрастает под краем плиты.

Зафиксированы отрицательные значения коэффициента дилатансжи, характеризующие разуплотнение грунта, и положительные, - характеризующие уплотнение грунта в результате сдвиговых деформаций.

Таким образом, исследования показывают, что у края фундаментной плиты в основании развиваются значительные деформации формоизменения с влиянием девиаторной части напряженного состояния.

В четвертой главе приведены исследования процесса упруго пластического деформирования оснований фундаментных плит методом информационного моделирования с пеисщьгз программного комплекса ПК. Плита в целях сопоставления экспериментальных данных с теорией расчета.

Программный комплекс основан на решении нелинейных задач для основания в краевой и средней зонах нагружения фундаментной плиты. В краевой зоне используется упруго пластическая модель Соколовского-Федорова для полуплоскости, нагруженной полубесконечной нагрузкой. Решение в деформациях для несжимаемого материала получено в 1975г. Ю.Н. Мурэенко и В.П. Дыбой и уточнено в 1984г. В.В. Щматковым. Для средней зоны основания используется решение одномерной задачи для нелинейно-деформируемого полупространства с переменным модулем деформации, полученное в 1984г. В.В. Шматковым. Алгоритм ПК Плита разработан В.В.Шматковым и A.B. Поляковым на кафедре САПР ОСФ НГТУ. Алгоритм ПК учитывает нелинейную зависимость осадах основания от внешней нагрузки, размеров и границ, областей и переход основания в конечной стадии в предельное состояние по несущей способности.

Возможности ПК Плита позволили выполнять расчет нелинейно-деформируемого основания протяженных в плане фундаментов при действия заданной расчетной нагрузки с вычислением я построением эпюр компонент НДС грунта и значения осадки основания (ветвь "Расчет"), моделирование развития НДС грунта в основании штатного фундамента при последовательном развитии упруго пластических деформаций в грунте при ступенчато возрастающей нагрузке (ветвь "Анализ").

Автором диссертации освоена и реализована новая методология исследования напряженно-деформированного состояния основания плит-

ных фундаментов в целях изучения НДС при возрастании нагрузки и сопоставления этой информации с экспериментальными данными. Получена качественно новая информация о поведении исследуемой системы путем анализа я синтеза ее состояния с помощью компьютера.

Выполнено сопоставление по напряжениям и деформациям для упру-голастического решения и решения теории упругости с экспериментальными данными для одной из ступеней нагружения Р=0.32 МПа. Расчетные параметры соответствовали условиям эксперимента и имели значения: q=0,ЗЗкГU, р=40град.

Проведенный анализ показал, что несмотря на некоторые отличия экспериментальных и расчетных параметров, работа основания в своих главных особенностях отвечала упругопластической расчетной модели.

В пятой главе диссертационной работы приводится сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований, результатов теоретических исследований по предлагаемой методике упругого основания ограниченной распределительной способности и результатов информационного моделирования работы нелинейной модели основания.

Отмечено большее сходство предложенной модели основания ограниченной р&сцределительной способности с экспериментальными данными в развитии нормальных и касательных напряжений, радиальных, тангенциальных и сдвиговых деформаций по всему полю основания на всем интервале нагружения по сравнению с упругопластической моделью основания. Приведены графики компонент напряжений и деформаций и их инвариантов.

Даны рекомендации и приведен пример расчета осадок оснований плитных фундаментов с учетом предложенной методики.

Для практических расчетов осадок ленточных фундаментов составлена таблица значений коэффициента а убывания с глубиной вертикальных нормальных напряжений по оси фундамента в зависимости от угла

внутреннего трения р.

Общие выводы

1. Исследовано и обосновано предложение об учете реальной работы грунтов под нагрузкой ограничением распределительной способности упругого основания.

2. Отличительной особенностью расчетной модели основания ограниченной распределительной способности является учет прочностной характеристики грунта - угла внутреннего трения при определении параметров напряженно-деформированного состояния среды.

3. На основании теоретических исследований получено решение задачи о расчете напряжений и деформаций в основании ограниченной рас-

пределителъной способности, нагруженном нояубесконечной нагрузкой с пригр узкой.

4. Для случая полосовой нагрузки с пригр узкой получено решение в напряжениях по принципу сложения полей напряжений. Разработана методика определения осадки основания ленточных фундаментов с учетом ограниченной распределительной способности основания.

5. Разработана методика расчета, даны практические рекомендации по области применения и использованию в инженерной практике модели основания ограниченной распределительной способности.

6. В целях исследования особенностей работы грунтового основания и обоснования расчетной модели выполнены экспериментальные исследования работы модели сплошной фундаментной плиты и песчаного основания в широком интервале на груженая с применением АСНИ. Исследования проводились в реальном масштабе времени с использованием дистанционных преобразователей напряжений и деформаций при непрерывной обработке сигналов датчиков.

7. Экспериментально исследовано путем непосредственного намерения распределение радиальных, тангенциальных и касательных напряжений, радиальных, тангенциальных деформаций в краевой зоне основания модели фундаментной плиты. Впервые были измерены с помощью дистанционных приборов деформации сдвига в краевой зове основания модели фундаментной плиты.

8. Путем применения программного комплекса ПК Плита исследована работа основания под моделью фундаментной плиты при ступенчатом возрастании нагрузок. Получена численная и графическая информация о распределении компонент тензоров напряжений и деформаций и всего спектра характеристик НДС в целях сравнения с экспериментальными данными и результатами расчета по модели основания ограниченной распределительной способности.

9. Экспериментально подтверждена возможность применения предлагаемой методики расчета оснований сплошных плитных фундаментов.

10. Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования коэффициента дилатансии, как характеристики деформаций формоизменения песчаного грунта в краевой зоне основания модели фундаментной плиты. Установлено интенсивное развитие девиаторной составляющей напряженного состояния н деформаций в основании в процессе нахружения. Получены числовые значения и выполнен анализ изменения дялатанснонной характеристики песчаного основания в процессе негр ужения.

11. Выполненные экспериментально-теоретические исследования я реализованный на 1ВМ РС совместимом компьютере предложенный метод расчета осадок дают возможность рекомендовать результаты работы к использованию в проектировании оснований фундаментных плит как вариант расчета по деформациям.

12. Результаты исследований использованы при проектировании второй очереди производственно-лабораторного корпуса фирмы "Сатурн" в

г. Новочеркасске в в теоретическом прогнозе деформаций ряда натурных зданий и сооружений.

Список работ по теме диссертации

1. Особенности деформирования основания гибкого одноступенчатого фундамента// Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок: Меясвуз. сб.- Новочеркасск, 1988.-С. 85-90. (Соавторы А.Ю. Мурзенко, Г.М. Скибин, С.И. Евтушенко).

2. Распределение напряжений в упругой полуплоскости ограниченной распределительной способности при действии палубесконечных нагрузок // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз. сб.- Новочеркасск, 1990.-С. 35-42. (Соавтор В.В. Шматков).

S. Модель основания ограниченной распределительной способности// Труды IY Российской конференции с иностранным участием. - Санкт-Петербург, 1993.-Т. 1.-С. 110-114. (Соавторы В.В. Шматков, В.П. Дыба).

4. Экспериментальное изучение развития сдвиговых деформаций в песчаном основании модели фундаментной плиты// Исследования и разработки но компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз.сб.- Новочеркасск, 1993,- С. 13-21. (Соавторы В.В. Шматков, А.Ю. Мурзенко).

5. О влиянии собственного веса грунта на распределение напряжений в упругой полуплоскости ограниченной распределительной способности // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований: Межвуз.сб.- Новочеркасск, 1093.- С. 21-26.

в. Информационное моделирование в исследованиях фундаментов и оснований// Информационная технология в архитектуре:Тез. докл. Рос. науч. конф. Ростов-на-Дону, 1993.- С. 22-23. (Соавторы В.В. Шматков, Г.М. Скибин, О.П. Зайцева).

7. A.C. 1768703 СССР, МКИ В 02 Д 1/00. Устройство для намерений напряжений в грунте/ Ю.Н. Мурзенко, В.В. Шматков, В.Н. Моргунов, Г.М. Схибин, А.И. Субботин.- Опубл. 1992, Бюл. N 38. С. 93.

8. Патент 1814678 СССР, МКИ Е 02 Д 27/01. Ленточный фундамент/ Ю.Н. Мураекно, В.В. Шматков, В.Н. Моргунов, Г.М. Скибин, А.И. Субботин,- Опубл. 1993, Бюл. N 17. С. 170.

О. Решение а выдаче патента но заявке 4917564/33 от 8.02.94, Мес-дояа для намерений напряжений в грунте/ Ю.Н. Мураенко, В.В. Шматков, В.Н. Моргунов, Г.М. Скибнн, А.И. Субботин, А.К. Луценко.

Подписано в печать 18.04.1993 г. Формат 60 х 84 1/16. Объем 1.25 пл. Тираж 70 экэ. с. Заказ № 644. .

Типография Новочеркасского государственного технического университета.

346400, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132. Ксерокс, бумага офсетная.