автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Расчет основ строчковых фундаментов с деформациями с расчетом анизотропии почв

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

і 0

2 <і ОКТ .

ЛЕОІІ МЕУЛЕІІЕР ЧОРНОЛУЦЫШИ

УДК 624.131.38; 522; 54

РОЗРАХУНОК ОСНОВ СТРІЧКОВИХ ФУНДАМЕНТІВ ЗА ДЕФОРМАЦІЯМИ З УРАХУВАННЯМ АНІЗОТРОПІЇ ГРУНТІВ

05.23.02 — Підвалини та фундаменти

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Киїп - 2000

Дисертацією с рукопис.

Робота виконана на кафедрі основ та фундаментів Київського національного університету будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент

Провідна установа - Полтавський державний технічний університет

лізованої вченої ради Д 26.056.05 "Підвалини та фундаменти. Будівельні матеріали та вироби" Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м.Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м.Київ-37, Повітрофлотський проспект, Зі.

Автореферат розісланий 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Цимбал Сергій Йосипович,

Київський національний університет будівництва і архітектури, доцент кафедри основ та фундаментів

Офіційні опоненти — доктор технічних наук, професор

Кризський Микола Михайлович

ЬІаціоншіьний університет ім. Т. Шевченка, професор кафедри гідрогеології та інженерної геології

- кандидат технічних наук, доцент Ципріаноїшч Ігор Володимирович

Київський міжнародний університет цивільної авіації, доцент кафедри аеропортів

ім. Юрія Колдратгока, кафедра основ і фундаментів, Міністерство освіти і науки України, м. Полтава

Захист відбудеться Я 2000 р. о /3 год. на засіданні спеціа-

к.т.н.

Бродко О.А.

Актуальність теми. Складність інженерно-геологічних умов майданчиків будівництва, унікальність і масштабність сучасних споруд, підвищення технологічних навантажень та поверховості будівель вимагають якнайбільшого врахування реальних властивостей грунтів основ.

Натурні спостереження за осіданням будівель і споруд та експериментальні дослідження свідчать, що дуже часто розрахункові деформації основ не узгоджуються з фактичними. Цю невідповідність, очевидно, можна пояснити неповним урахуванням фізико-механічних характеристик грунтів та їх неоднорідністю, яка характеризується анізотропними властивостями. Ці властивості істотно виливають на розподіл напружень та деформацій к основах фундаментів, але вони нормативними документами в розрахунках основ не враховуються. Цілком очевидно, що це питання актуальне та потребує дослідження. Актуальне не питання також для грунтових умов Куби.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота здійснювалась у відповідності до плану науково-дослідної роботи кафедри основ та фундаментів Київського національного університету будівництва і архітектури.

Мета і іадачі дослідження. Метою роботи г встановлення закономірностей впливу анізотропних властивостей грунтів основ фундаментів на формування манружено-деформованого стану та їх урахування для удосконалення розрахунку осідання основ стрічкових фундаментів.

Для досягнення мети роботи було поставлено такі задачі:

- виявити властивості деформаційної анізотропії грунтів в польових умовах шляхом проведення штампових і пресіометричних випробувань та встановити їх зв’язок з іншими характеристиками грунтів;

- вирішити задачу про розподіл напружень в основах стрічкових фундаментів з урахуванням властивостей деформаційної анізотропії

грунтів та встановити їх вплив на характер розподілу напружень і деформацій в основах стрічкових фундаментів;

- встановити взаємозв’язок змінного модуля деформації з постійним модулем, отриманим за результатами штампових випробувань та за даними нормативних документів;

- удосконалити визначення осідання основи стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів та змінного модуля деформації;

- встановити точність розрахунку шляхом порівняння розрахункових осідань з даними натурних спостережень;

- розробити математичне моделювання розрахунку папружено-деформованого стану в анізотропній основі стрічкових фундаментів.

Об 'скт дослідження - явище неоднорідності грунтових основ стрічкових фундаментів.

Предмет дослідження — анізотропія грунтів та її вплив на напружено-деформований стан основ стрічкових фундаментів

Методи дослідження - польові експериментальні штампові і пресіометричні випробування грунтів, статистичні методи обробки результатів, аналітичні дослідження впливу окремих факторів на напружено-деформований стан і чисельні методи моделювання деформації основи стрічкових фундаментів.

Наукова новизна одержаних результатів:

- виявлено особливості анізотропних властивостей грунтів за результатами проведених в польових умовах штампових і пресіометричних випробувань та встановлено взаємозв’язок коефіцієнта деформаційної анізотропії з пористістю, показником текучості та генезисом грунту;

- вперше отримано теоретичне вирішення про розподіл напружень в основах стрічкових фундаментів з урахуванням деформаційної анізотропії, яка характеризується модулями деформації Ех , Е: , коефіцієнтами

ГІуассона ц . у. відповідно в горизонтальному і вертикальному напрямках та модулем зсуну С-_;

- визначено взаємозв’язок змінного модуля деформації Е-_ з додатковими напруженнями, що діють в основі стрічкового фундаменту;

- удосконалено визначення осідання основ стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів та змінного модуля деформації;

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці та впровадженні в практику проектування розрахунку осідання основ стрічкових фундаментів з урахуванням деформаційної анізотропії грунтів та змінного модуля деформації, розробці математичного моделювання для розрахунку напружено-деформованого стану основ, іцо дозволяє підвищити достовірність розрахунків та проектувати більш економічні фундаменти будівель і споруд.

Визначення осідання основ стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів впроваджено в навчальний процес при виконанні дипломного проектування і магістерських робіт та передано в Український науково-дослідний і проектний інститут промислового, цивільного і сільського будівництва для практичного використання при проектуванні основ і фундаментів.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментальних досліджень, обробці отриманих результатів, впровадженні результатів роботи в навчальний процес і практику проектування.

Особистий внесок здобувача в наукові праці:

- Цимбал С.ІІ, Меуленер Л.Ч. До методики врахування нелінійного зв’язку між напруженнями та деформаціями основи // Опір матеріалів і теорія споруд; Наук.-техн. зо. - К.: КДТУБА, 1998. - №64. - С. 175-177

Проведений аналіз існуючих методів визначення змінного модуля заіальних деформації та взято участь в розробці нового визначення

змінного модуля деформації за результатами штампових випробувань та даними нормативних документів.

- Цимбал С.Й., Меуленер Л.Ч. Експериментальні дослідження деформаційної анізотропії грунтів //Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: 36. наук, праць. - К.: ЗАТ ’’Техновибух”, 1999. - №1. - С.33-38

Виявлено особливості анізотропних властивостей грунтів за результатами паралельно проведених в польових умовах штампових і пресіометричних випробувань, проведена статистична обробка отриманих результатів та встановлено взаємозв’язок анізотропних властивостей з іншими характеристиками фунтів.

- Цимбал С.Й., Меуленер Л.Ч. Про деформації зсування анізотропних грунтів // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техн. зб. - К.: КДТУБА, 1999. -№65. -С.122-124

Встановлений взаємозв’язок змінного характеру модуля зсуву з характеристиками грунтів.

- Цимбал С.И., Куценко Г.В., Меуленер Л.Ч. Розподіл напружень в основі стрічкового фундаменту з врахуванням анізотропії грунтів // Основи і фундаменти: Наук.-техн. зб. - К.: КНУБА, 1999. - №25. - С.79-82

Розроблено математичне моделювання для визначення напруженого стану в основі стрічкових фундаментів та побудови графічного відображення з урахуванням анізотропії грунтів, проведений порівняльний аналіз розподілу напружень, визначених в анізотропній та ізотропній основі.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи представлені на 59, 60, 61-й науково-технічних конференціях КНУБА, м. Київ, 1998-2000 рр.; на семінарі кафедри основ та фундаментів КНУБА, м. Київ, червень 1998 р.; на засіданні кафедри основ та фундаментів КНУБА, м. Київ, лютий 2000 р.

Публікації. За темою дисертації опубліковано чотири статті у наукових фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 112 сторінках друкованого тексту і складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел із 122 найменувань, 10 додатків і містить 12 таблиць і 18 рисунків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У псіупі обгру нтовано актуальність роботи, сформульовані основна мета та задачі досліджень, наукова нови зна та практична цінність роботи.

У першому розділі наведено загальні відомості про анізотропні властивості грунтів, приведена загальна характеристика грунтових умов Куби, розглянуто основні розрахункові моделі анізотропної основи, дано аналіз порівняння характеру розподілу напружень в грунтовому масиві, розрахованих за формулами різних авторів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів і за формулами теорії пружності від лінійного зосередженого навантаження, що прикладене на поверхні напівплоїціши.

Цим питанням присвячені роботи: Ф. Балестера, Л. Бардена,

І.П. Бойка, П.И. Брайта, АХ Бугрова, С.С. Вялова, К. Вольфа, Г.Л. Геніева, 0.1. Голубева, В.М. Голубкова, М.II. Гольдштейна, Б.1. Далматова, К.Е. Єгорова, МЛ. Зоценка, С.М. Капуетянського, Л.С. Карамишева, В.В. Ковтуна, В.Л. Кубецького, В.Б. Лапкіпа, С.Г. Лехницького, В.В. Лушпікова, А. Лява, В.Л. Мелентьева, М.О. Молсва, 1.М. Набокова, ГІ.Н. Пажа, Ю.Б. Осипова, В.ГІ. Писаненка, Б.А. Соколова, Л.В. Степанова, С.В. Гіунова, Ю.Ф. Тугаеика, В.Г. Федо-ровського, Х.Р. Хакімова, М.II. Харра, С.И. Цимбала, М.О. Цитовнча, Г.1. Черного, О.В. Школи, Л.М. Шутенка, В.Б. ІЛвеця, Н.С. Швець та ін.

Сформульовані мета та основні задачі досліджень, обгрунтована необхідність дослідження деформаційної анізотропії та її врахування у вирішеннях для визначення напружень і деформацій в грунтовій осітові стрічкових фунламеп гін.

Другий розділ містить результати експериментальних досліджень деформаційної анізотропії грунтів шляхом проведення в польових умовах штампових і пресіометричних випробувань, дано аналіз результатів, встановлено зв’язок коефіцієнта пористості, показника текучості та генезису з величиною коефіцієнта деформаційної анізотропії, дано основні висновки за результатами досліджень.

Польові дослідження, на відміну від лабораторних, дають можливість випробувати грунт в умовах природного залягання без пошкодження структури грунту, що дозволяє отримати більш достовірні результати.

Вертикальний модуль деформації Е- був отриманий при випробуванні грунтів штампами площею 0,5 м2 за стандартною методикою. Модуль деформації у горизонтальному напрямку визначався

пресіометричними випробуваннями грунтів. При цьому використовували два типи конструкції лресіометрів: дволопатевий пресіометр ЛПМ-І5 і камерний гідростатичний пресіометр Д-76. Для адекватного зіставлення результатів штампових і пресіометричних випробувань, їх проводили на кожному майданчику паралельно на відповідних глибинах. Дослідження анізотропних властивостей проводили на п’яти майданчиках в м. Києві та в м. Сумах. Грунти, які випробували, не характеризувались видимою шаруватістю, а також всі лесові грунти належали до І типу за просіданням.

В межах трансверсально-ізотропної • моделі грунту деформаційна анізотропія характеризується коефіцієнтом деформаційної анізотропії 8, який визначається відношенням горизонтального модуля деформації £, до вертикального , тобто:

5 = Е,/Е2 . (1)

Для грунтів різних типів, які випробовували, коефіцієнт деформаційної анізотропії перебував у таких межах: для суглинків 5 = 0.64...0.77, для супісків <5= 0.79...0.88, для пісків 8 = 0.59...0.71. Також досліджено взаємозв’язок анізотропних властивостей грунтів з умовами їх походження. Так, для суглинків делювіальних середній коефіцієнт деформаційної анізотропії

8и,р = 0.76, алювіальних і флювіогляційних 8се,, = 0.73 та еолово-делювіальїшх 3„р = 0.65. В цих грунтових відкладеннях анізотропні властивості виявились сильнішими у еолово-делювіальних суглинків. Супіски мали такі показники коефіцієнта анізотропії: делювіальні = 0.82, аллювіальні = 0.84, еолово-делювіальні 5сер = 0.81. Для супісків, які випробовували, найбільш анізотропними виявились аллювіальні.

За отриманими результатами видно, що при зменшенні коефіцієнта пористості грунту його анізотропні деформаційні властивості зменшуються. Для суглинків у тугопластичному стані з коефіцієнтом пористості е = 0.76 коефіцієнт деформаційної анізотропії б = 0.70, при в ~ 0.73 - 5 = 0.74. Для супісків твердої консистенції при а = 0.77...0.71 -<5 = 0.79...0.83 та для пластичних при е = 0.78...0.76 - 8= 0.79...0.85. Для пісків дрібнозернистих при е = 0.61 ...0.72 - 3= 0.70...0.59.

У іншуваго-глинистих грунтах деформаційна анізотропія виявляється тим сильнішою, чим менший показник текучості. За результатами досліджень, для твердих суглинків середній коефіцієнт анізотропії 5СІ,Г = 0,64, для тутопластичних = 0.70, для м’якопластичних Л',7, = 0.75 та для текучопластпчних 0.77. Для супісків твердих = 0.80, для

пластичних с>^7, = 0.82 та для текучих -0.88.

Отримані експериментальні дані деформаційних анізотропних властивостей узгоджуються з результатами інших авторів: В.П. Писаненка, Л.В. Федосссвої, С.С. Лада, Р. Фулта та ін., при чому, вертикальний модуль деформації в усіх дослідах був більшим за горизонтальний. Таку поведінку зовнішньо однорідних грунтів можна пояснити утворенням менш деформованих зв’язків у напрямку гравітаційного впливу. У процесі накопичення та діагенезу осадків грунт гіри ущільненні та після його завершення зазнає анізотропного напруженого стану: вертикальний тиск перевищує горизонтальний. Це приводить до впорядкованої орієнтації частинок, які вкладаються базальними площинами переважно горизонтально, що обумовлює анізотропію властивостей грунтових відкладень.

.у

Виконані експериментальні дослідження показали, що деформаційна анізотропія на всіх дослідних майданчиках була присутня і коефіцієнт деформаційної анізотропії був менше одиниці. В грунтах різноманітного генетичного типу анізотропні властивості проявляються у різному ступені за величиною. Також виявлено, що деформаційна анізотропія, в основному, крім генезису, залежить від щільності та показника текучості грунту: чим менше коефіцієнт пористості та показник текучості, тим деформаційна анізотропія виявляється сильніше.

У третьому розділі наведено розв’язання задачі про розподіл напружень в основі стрічкового фундаменту з урахуванням деформаційної анізотропії грунтів, дано порівняльну оцінку модуля зсуву грунтів, оцінено вплив деформаційної анізотропії на розподіл напружень в основі стрічкового фундаменту, розроблено програми для розрахунку напружень та графічної побудови результатів на ЕОМ.

Розв’язання задачі про розподіл напружень в основі стрічкового фундаменту з урахуванням трансверсальної анізотропії грунтів отримано при використанні формули лінійно-деформівного середовища від лінійно зосередженого навантаження, що прикладене вертикально до поверхні анізотропної напівплощини. Для визначення напружень в точці М з координатами (х, г) від навантаження (рис.1), діючого в інтервалі (£, 0), змінна х замінена на (х - £), а Р на qd^..

/ї ш ІТИ 1 Ч

[ -6 б 7 2)

Ж * \Щх.

Рис.1 Розрахункова схема для визначення напружень в основі стрічкового фундаменту

За результатами інтегрування, складові напружень у будь-якій точні анізотропної основи з координатами (х, г) від дії смугового рівномірно розподіленого навантаження, що діс в інтервалі (-Ь; +-Ь), мають вигляд:

а. = --

М Г

ті і 2 ЧА

24 +а2г2(х-^)2 + аі(х~ <*)4

л-л/я-," -4а,

х + Ь х-Ь

? г—-■ агсщ — Ч(0\ Ч(01 і

х + Ь X - Ь

агсі% -агсі£ —

і4<оі 2\К02

(2)

л

Г________-и-с)-с/с......... =... 2ЧЛ

її' + и,у-(х-С)2 +«1(л--с)‘ іг^а-Г-Аа,

х + Ь

аі-с!% —?= - - агсіц --\/«і ‘

х-Ь

І

(01

-

.у +6 лг - Ь

(1ГСІ£-------р=т -йгг/» —

2^С02 =\і(02

(3)

/Г X І11

ЧЛ

__

/Ті- 4д,

«і =

+ а,22(л--^): + ї/. (л'-с)4

ГСЛ- -Ь_/т)2 +Л»2Г2][(д--/?): +«,г2]^

+■ б)2 + ][(.\- - Ь)2 + (о,:2 ] ’

■^2~ ~ а-> ~ а/с,2_ —

(Оі

_ 2(! + Я)-2(1+1', )!'.<>■_ (1-і'.’

Л - -- а2\

_ 1-і,"

(і - і_"г>')г>'

2С.

(4)

де Ь - напівширина стрічкового фундаменту, м; г - відстань від підошви фундаменту до точки, що розглядається, м; Ех , Ех та ух , к - модулі деформації та коефіцієнти Пуассона відповідно в горизонтальній та вертикальній площинах, МПа; 5 - коефіцієнт деформаційної анізотропії, що визначається за формулою (1); С2 - модуль деформації зсуву, який визначається за формулою:

С. = Ег

2(1 + к;)к2+(1- у]3){ЛВ2-2\

о(1 - у.д)

(5)

В - коефіцієнт, що враховує анізотропні властивості фунту та його пористість, визначається за формулою:

В= 1 + 3(1-<ї)

4(І + Є) ' (5’)

и+ (2/26)-

де е — коефіцієнт пористості грунту.

Для проведення практичних розрахунків осідання основ розраховано та табульовано значення коефіцієнтів а для визначення вертикальних осьових напружень в основі стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей і коефіцієнта пористості грунтів. Значення коефіцієнта а розраховані за формулою (2) для відносних глибин г / Ь від

0 до 12 при значеннях коефіцієнта пористості с = 0.5...0.9 та коефіцієнта деформаційної анізотропії 5 = 0.5...0.9. Для проміжних значень

коефіцієнтів пористості і анізотропії величина коефіцієнтів а визначається за лінійною інтерполяцією.

На рис.2, 3, 4 наведено результати визначення напружень а:, ах та тхг для стрічкового фундаменту шириною 2Ь = 2 м, заглибленого у тугопластичний суглинок на 1.5 м від поверхні землі, через підошву якого передається одиничне навантаження. За результатами експериментальних досліджень суглинок має такі фізико-механічні характеристики: щільність грунту /?= 1.83 г/см3; щільність частинок грунту д = 2.70 г/см3; коефіцієнт пористості е =0.70; модулі деформації Ех = 16.9 МПа, Е: =26.4 МПа;

Напруження, О., МПа

Рис.2 Епюри напружень сгг, ст, та г\г у основі стрічкових фундаментів, а - в ізотропному середовищі; б - в анізотропному середовищі

а) СГЛ. б)

а) Т„ б)

Рис.З Епюр» вертикальних напружень а: у основі стрічкових фундаментів при х = 0 та х = Ь:

1 , 2 - в ізотропному середовищі;

Г, 2' - в анізотропному середовищі

Глибина,

Рис. 4 Лінії рівних напружень <т;, о\ та тх: у основі стрічкових фундаментів: а - в ізотропному середовищі; б - в анізотропному середовищі

коефіцієнти Пуассона ух = 0.35, к. = 0.35; коефіцієнт деформаційної анізотропії 8= 0.64.

Якщо вертикальні напруження стискання в анізотропній основі, що виникають по осі фундаменту, прийняти за 100%, то значення напружень в ізотропній основі будуть складати відповідно при г = 0.56 - 96.0 %; г = Ь -82.0 %; = = 2Ь-55Ла/о-,2 = 4Ь- 42.5 %; г=6Ь- 70.0 % (рис.2). З наведених результатів видно, що в анізотропній основі відбувається перерозподіл (або направлена концентрація) напружень в бік зменшення деформованості основи, що узгоджується з даними С.Г. Лехницького, А.В. Сгепанова та ін. У даному випадку концентрація напружень спостерігається по осі г при £- > Ех .

Аналіз епюр горизонтальних і дотичних напружень, що виникають в основі стрічкових фундаментів на різній глибині, та ліній рівних напружень (рис.4) показує, що характер розподілу напружень в анізотропній основі суттєво відрізняється від характеру їх розподілу в ізотропній основі.

Встановлено, що величина модуля зсуву як деформаційна характеристика основи, залежить від анізотропних властивостей, коефіцієнта пористості грунтів та є змінною в залежності від глибини.

Четвертий розділ містить удосконалені розрахунки осідання основ стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів, змінного модуля деформації та коефіцієнта пористості, визначення величини зони стискання основи, порівняльний аналіз осідання основи стрічкових фундаментів, розрахункових з даними натурних спостережень, математичне моделювання розрахунку напру же но-деформова ного стану в анізотропних основах стрічкових фундаментів.

Запропонований аналітичний метод розрахунку осідання основ стрічкових фундаментів базується на загальних принципах методу пошарового підсумування (лінійно-деформівного напівпростору) з урахуванням нижчєзазначених особливостей:

- вертикальні напруження під підошвою стрічкового фундаменту визначаються за формулами (2) з урахуванням анізотропних властивостей фунтів;

- активна зона основи розбивається на елементарні шари товщиною

0,46, де Ь - напівширина стрічкового фундаменту;

- нижня фаниця зони стискання основи обмежується елементарним шаром грунту (товщиною 0,46), деформація Я, якого складає 0,1% від граничної величини осідання споруди 5],, тобто:

^ < О.ООІ^ ; (6)

- модуль загальних деформацій — змінний, який визначається дчя кожного елементарного шару за формулою:

£,=£„/«, (7)

де а - коефіцієнт затухання вертикальних напружень в основі зі збільшенням глибини, який визначається за формулою (2), або за даним:? значень а; £„ - початковий змінний модуль деформації, який залежить від середнього тиску на підошві фундаменту і визначається:

- за результатами штампових випробувань - визначається січний модуль деформації на всьому інтервалі навантаження штампа, значення якого приймається, у відповідності до діючого середнього тиску на підошві фундаменту за початковий модуль деформації Еп .

- за даними нормативних документів — значення модуля деформації, як правило, визначались в діапазоні навантаження 0.1...0.2 МПа, а тому при тиску більше вказаних величин нормативний модуль деформації слід коригувати в залежності від інтенсивності напружень на підошві фундаменту. Ця зміна може бути визначена за формулою:

£„ = £, ехр(0.2/Р-1) , (8)

де £, - модуль деформації, який приймається за нормативними документами; Р - середне напруження на підошві фундаменту, МПа;

- осідання кожного елементарного шару визначається за формулою:

де /;, - товщина і-го шару грунту; Е, - значення змінного моду.ія деформації і-ого шару активної зони основи, який визначається за формулою (7); (5 - коефіцієнт, що враховугоє стан грунту, анізотропні властивості і коефіцієнт бокового розширення, визначається за формулою:

'’"ЧгЙ)' 001

тут V,- коефіцієнт Пуассона елементарного шару; 8- коефіцієнт деформаційної анізотропії грунту елементарного шару; е — коефіцієнт пористості грунту елементарного шару.

Розрахункове значення осідання основи визначається за формулою:

5 = І5,-, (11)

і=і

де п' - кількість елементарних шарів, що знаходяться у межах зони стискання основи.

Після виконання розрахунків у зазначеній вище послідовності необхідно перевірити, чи не перевищує розрахункове осідання граничного значення, тобто:

5<5„. (12)

Запропонований розрахунок осідання основи стрічкових фундаментів дає можливість отримати графік залежності Б = ДР) шляхом кроковою ступеневого збільшення середнього напруження на підошві фундаменту.

Встановити точність того чи іншого методу розрахунку осідання фундаментів можна лише шляхом порівняння розрахункових осідань з даними натурних спостережень. Проведені удосконалені розрахунки осідання 14-ти стрічкових фундаментів різних будівель, які порівнювали з даними натурних спостережень. Отримані результати показали, що розрахункові осідання розходяться з даними натурних спостережень в середньому на ±10...15%, тоді як розрахункові величини осідання, що

визначені за нормативними документами, відрізняються від натурних величин на ±35...80%.

Розрахункова зона стискання основи стрічкових фундаментів, що визначена за запропонованим рішенням менша, ніж зона, що розрахована за нормативними документами в середньому на 27...30 %. Отримані результати визначення потужності зони стискання основ стрічкових фундаментів узгоджуються з експериментальними даними, що отримані П.І. Дранішниковим, М.П. Філатовою, П.А. Коноваловим та ін.

З метою скорочення часу та підвищення точності запропонованих розрахунків напружено-деформованого стану основ стрічкових фундаментів розроблено комплекс комп’ютерних програм “ХР.РиииА”. “УЕРІЛ.ГиЛ”, “І20ЬриА" і ’’ОЗАЬГи'А”. Результати розрахунків у процесі обчислення на комп'ютері виводяться як в чисельному, так і в графічному вигляді (епюрами та ізолініями).

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведено результати експериментальних досліджень анізотропних властивостей грунтів, встановлено їх взаємозв’язок з пористістю, показником текучості та генезисом; новий розв’язок задачі про розподіл напружень в анізотропній основі стрічкових фундаментів; удосконалено визначення осідання основи стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів і змінного модуля деформації.

2. Експериментальними дослідженнями виявлено анізотропні властивості в різних типах грунтів та встановлено їх взаємозв'язок з іншими характеристиками грунтів.

3. Вперше отримано георегнчний розв’язок задачі про розподіл напружень в основах стрічкових фундаментів з урахуванням властивостей деформаційної анізотропії грунтів, які характеризуються модулями

деформації Е* , Е, , коефіцієнтами Пуассона V* , V, відповідно в горизонтальному і вертикальному напрямках та модулем зсуву С2:

4. Складена таблиця коефіцієнтів а для визначення вертикальних стискуючих осьових напружень з урахуванням анізотропних властивостей грунтів і їх коефіцієнта пористості для проведення розрахунків напружено-деформованого стану основ стрічкових фундаментів.

5. Встановлено взаємозв’язок змінного модуля деформації в основі стрічкових фундаментів з постійним модулем деформації визначеним за результатами штампових випробувань і даними нормативних документів;

6. Визначено критерій для обмеження зони стискання основи, виходячи із граничної загальної величини осідання будівель і споруд.

7. Удосконалено визначення осідання основ стрічкових фундаментів з урахуванням деформаційної анізотропії грунтів та змінного модуля деформації основ, що дозволяє будувати графік 5 = ]'(Р) Порівняння розрахункових деформацій з даними натурних спостережень показали, що максимальні відхилення знаходяться в межах ±15%, тоді як розрахункові осідання, визначені за нормативними документами, відрізняються від фактичних на ±35...80 %.

8. Розроблено математичне моделювання розрахунку папружено-деформованого стану основ стрічкових фундаментів з урахуванням анізотропних властивостей грунтів, змінного модуля деформації.

9. Впровадження результатів досліджень в учбовий процес та практику проектування дозволило отримати більш достовірні дані про величину осідання основ стрічкових фундаментів на всьому інтервалі навантаження та проектувати їх більш економічно.

Основні положення дисертації викладені в працях:

- Цимбал С.И., Меуленер Л.Ч. До методики врахування нелінійного зв’язку між напруженнями та деформаціями основи // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техн. зб. - К.: КДТУБА, 1998. - №64. - С. 175-177

- Цимбал С.Й., Меуленер Л.Ч. Експериментальні дослідження деформаційної анізотропії грунтів // Вісник НТУУ “КШ”. Серія '‘Гірництво”: 36. наук, праць. - К.: ЗАГ”Техновибух”, 1999.-№1. - С.33-38

- Цимбал С.И., Меуленер Л.Ч. Про деформації зсування анізотропних грунтів // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техи. зб. - К.: КДТУБА, 1999, -№65. - С.122-124

- Цимбал С.Й., Куценко Г.В., Меуленер Л.Ч. Розподіл напружень в основі стрічкового фундаменту з врахуванням анізотропії грунтів // Основи і фундаменти: Наук.-техн. зб. - К.: КНУБА, 1999. - №25. - С.79-82

АНОТАЦІЯ

Меуленер Л.Ч. Розрахунок основ стрічкових фундаментів за деформаціями і урахуванням анізотропії грунтів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.02 - підвалини та фундаменти,- Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Київ, 2000.

Дисертацію присвячено питанням впливу анізотропних властивостей грунтів на нанружено-деформований стан основи та їх урахування для удосконалення розрахунку осідання основ стрічкових фундаментів. Експериментальними польовими випробуваннями встановлено залежність деформаційної анізотропії грунтів від пористості, показника текучості та генезису. Вперше отримано розв’язання задачі про розподіл напружень в основі стрічкових фундаментів з урахуванням властивостей деформаційної анізотропії та інших характеристик грунтів.

Ключові слова: трансверсально-ізотропна основа, пресіометричне випробування, деформаційна анізотропія, змінний модуль деформації.

АННОТАЦИЯ

Меуленер Л.Ч. Расчет оснований ленточных фундаментов по деформациям с учетом анизотропии грунтов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 - основания и фундаменты. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена вопросам установления закономерностей влияния анизотропных свойств грунтов на формирование напряженно-деформированного состояния оснований и учета этих закономерностей при расчете осадки оснований ленточных фундаментов. Вид, состояние и анизотропные свойства грунтов существенно влияют на формирование напряженно-деформированного состояния оснований, однако нормативные документы не учитывают этого. Экспериментально выявлены особенности анизотропных свойств различных типов грунтов по результатам проведенных в полевых условиях штамповых и прессиометрических испытаний и установлена взаимосвязь коэффициента деформационной анизотропии с коэффициентом пористости, показателем текучести и генезисом фунтов. Впервые получено решение задачи о распределении напряжений в основании ленточных фундаментов с учетом свойств деформационной анизотропии грунтов, которые характеризуются пятью независимыми деформационными параметрами: модулями

деформации, коэффициентами Пуассона соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях и модулем сдвига. Установлено влияние напряженного состояния оснований, анизотропных свойств грунтов, их пористости и геометрических параметров ленточных фундаментов па переменный характер модуля сдвига по глубине. Выявлено, что в анизотропных основаниях происходит направленная концентрация напряжений в сторону уменьшения деформируемости фунта. Составлена таблица коэффициентов а для определения вертикальных сжимающих

осевых напряжений с учетом анизотропных свойств грунтов и их коэффициента пористости для проведения расчетов напряженно-деформированного состояния оснований ленточных фундаментов. Экспериментальными исследованиями выявлено, что переменный модуль деформации в основании изменяется обратно пропорционально действующим напряжениям. Установлена взаимосвязь переменного модуля деформации с постоянным модулем деформации, определенным по результатам штамповых испытаний и данным нормативных документов. Определен критерий для ограничения сжимаемой толщи основания, исходя из предельной величины общей осадки зданий и сооружений. Усовершенствован расчет осадки оснований ленточных фундаментов с учетом свойств деформационной анизотропии грунтов и переменного модуля деформации, что дает возможность построить график зависимости посадка - нагрузка». Сравнение расчетных осадок ленточных фундаментов з данными натурных наблюдений показали, что максимальные отклонения находятся в пределах ±15 %. Разработано математическое моделирование для расчета напряженно-деформированного состояния оснований ленточных фундаментов. Внедрение результатов исследований в учебный процесс и практику проектирования позволило получить более достоверные данные о величине осадки оснований ленточных фундаментов на всем интервале нагружении и проектировать их более экономично.

Ключевые слова: трансверсально-изотрогшое основание, прессиоме-трические испытания, деформационная анизотропия, переменный модуль деформации.

ANNOTATION

Meulener L.C. Estimation of Strip Foundations Basements by Deformations with Account of Soils Anisotropy. - Manuscript.

Dissertation research for obtaining a scicntific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.23.02 - basements and foundations. - Kyiv National University of Construction and Architecture Ministry of education and science of Ukraine, Kyiv, 2000.

The research solves a problem of the influence of anisotropic properties of soils on stressed deformation state of basement with taking it in account for improving the estimation of strip foundation basement subsidence. By field experimental tests it was determined that soil deformational coefficient depends on porosity coefficient, blow index and genesis. The solution of a stress distribution problem in a strip foundation basement with account of deformational anisotropy properties and other characteristics of soils was received.

Keywords: transversal-isotropic basement, pressiometric test,

deformational anisotropy, variable deformation modulus.

Підп. до друку ц.сі.іоо Формат 60У.УОІи-

Папір друк. .№ ?' . Спосіб друку офсетний. Умови, друк. арк. / .

Умови, фарбо-відб. і . Обл.-вид. арк. /.0г ■ ~

Тираж /0$ . Зам. № 39І? .

Фірма «ВІГОЛ»

252151, Київ, вул. Волинська, 60.