автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Взаимодействие фундаментных балок с термонеоднородным анизотропным основанием

ЫОСДОВСШ ГОСУДАРСТЕЕННШ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИШСИТЕТ

Ш правах рушится

ШЕДОВ КАЫАНДА]Р МАСКИ - ОГШ

Щ 624.139! 624.072.

езакмодаютейв шишиг шх шок о тшшеодшродныу анизотропии основанием

Стоцваавост» 08.23.17 - CtpoBTesbEsa еэхзавяа

Автореферат

диссертации на сопсяшш учэаоа crenatra каядидата твпам^сютс кзук

Москва 1ЮЭ

Работа выполнена в Московском Государственной Строительном Университете.

Научный руководитель - доктор технически! наук,

профэссор Дашт И. 11

Официальные? ошюненти - доктор тсшшчэских наук.

профессор Саргсяп А. Е.

- кандидат тегкячзскщ ваук, Агаров ЕЕ

Вэдукэя организация - БШШ изргвфтегаэ.

Завдта состоится ** уеЖрыя Ш&'р. в /З-— ва заседании спеадшизировавин'о совета В 068.11.09 в Московское Государственной Стройтеавои Унив»рсите?е по одрэсу! 113114, Уосква, Шлюзовая наЗ., дои в» ауд. 400.

С дкссертацкей ыокаэ озшшьоться в СкЗдхзтека ушзерситэта

Просим Вас принята участке в вакэто в шлгш» Взэ отзыв 1 2-х агаошшрах по адресу.' 129337, Москва, Ярославское шссэ, д. 26, МГСУ, Учэньй совот.

Автореферат разослан »/с^ " рыиьЯрА 1С03 г.

Учэпый секретарь специализированного совета

доцэпт, кандидат технических наук Е Е Анохен

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮШ

Актуальность темы. Прп развертывании капитального строительства в районах распространения проиерзахщих и шра-шх грунтов, вознюсаот необходимость изучения й количественного прогнозирования ьюханичвских процессов в основаниях сооружений при воздействии силовых и физических полей. Развитие я совер-пенствование традиционных штодов расчета, а также поиск новых расчетных приемов позволили бы учесть влияние физических полей ка напря«энно-де<{ор«ироваино£> состояние (НДС) оснований сооружений и с высокой точностью прогнозировать развитие в них механических процессов.

Следует отметить, что используеыш в настояние вреия пето дик» расчетов НДС элементов сооружений на термонеоднородых основаниях не учитывает иногие особенности физических свойств грунтов: анизотропно тешшпореноса, анизотропию деффориациои-ных свойств и влияние которое оказывает они на НДС взаимодействую^ с ними конструкций сооружений. В публикациях, посвяфшшх этой теш, рассматривается, главный образом, изотропная задача, а при определении коэффициента постели используется эмпирические подходы. Естественно, что это приводит к йолъеиы погрешностям результатов расчетов и ограниченности области их применения при проектировании, строительство и эксплуатации сооружений в районах распространения структурно- неустойчивых грунтов (СНГ).

Дел> работа В связи с кзлодонным, основной целью иааэй диссертационная работы является разработка комплексной мэтоди-ки определения НДС фундаментных балок, вэаимэдойствувади с анизотропны» терионеоднородным основанием на основа иетода попочки* элементов.

Для реализации этой цэди в дассзртации были поставлены слэдутгзга основшэ задашь

1. Разработать ьэтод}8<у опредолонка стсцйопарИого п нестационарного тэшмраууриого рекшга а грунтовой осйоашшн пря ив полюй шдоиасвдэтт грубой с учетом шшэотрогнт ¡?ййй-ростраяепия теипоратури п при шшкэйни» з&вка&йзстйз: коэффициентов теплопроводно«« от теипература

2. Разработать кэтодиху определения НДС тершноодаороДйо-

го основания с учетом анизотропии параиэтров ^ефоршруошсти.

3. Разработать прикладную методику рошэпия задачи взаимодействия фундаментных балок с торыонеоднороднш йнизотротша основанием при основных конструктивных нагрузках

4. Разработать кошдэк-с вычислительных алгоритмов и программ применительно к ШМ- совместит! П2ЕЫ на основа использования метода конечных элементов.

5. Применить разработанной методики к рэизииа практических задач по определению усилий в фувдашнтю-я конструвдгая ин.опорных сооружений, взаишдзйствукцда с териоксоднородлш основанием.

Научная норизна. Результатов работа состоит в слодувдм:

- разработана методика определения стацпэнирисго и нестационарного температурных режимов в грунтовой основании с уча-том анизотропии коэффициентов теплопроводности;

- разработана штодика определения ВД) терионеоднородаого основаиш с учетом шшэотроп-н параметров деформируэшсти;

- разработана прикладная ¡токнха .рвшнгя задача изазаэ-действий фундаментных балок с тершаоодоороднььЕ ашяотрогшш основание» при конструктивных нагрузках;

- разработана шдгяекс вычислительных алгоритмов и прог-раш применительно к 1Ш-совшстшшм ГОШ на основа шншоо-вшшя метода конечных алэшпгов.

Достоверность. Дрздлокошш в диссертации вдатксваа ш-тодкка определения НДС ыииотрогшо-неоднородном йеновлиш и. усилий в фундаментных балглх, взалюдэйсгарщз? е 0тш основанием, проверялась путей сошетаалеяш чигг&ВЕш; рэаэнкй тестовых задай с результатами папртатм аиалзгагчаскш! штодешу, а тагсяа сравнения решний ряда задач с резужьтагаш* полученными другими авторами.

Практическая ценность. разработанные штодаки расчета позволяют сувдствэшга повысите точность и 1са'асхсо прогноза ВДР фундаментных балок к азаишдействувдцс с шши шивотропно-теркшбоднородным оснований.

Апробация работы. Осдавнда положения диссертационной работы докладывались я обсуададись на кафедре строительной шха-никв Ц| на кафедре Прикладной механики в математики ЫГСУ.

На защиту выносятся:

- методика определения полей температуры в грунтовых

- с _ u

основаниях с учетом анизотропии коэфиционтов теплопроводности.

- методика определения НДС анизотропно-терыонеодкородного основания в явной форме учитывавшая зависимость модуля обпей дефориашш основания от температуры.

- методика определения усилий и деформаций в элементах строительных конструкция, взаимодействующих со структурно-неустойчивыи неоднородным грунтовым основанием, на основе сочетания дискретно-континуальной математической модели "конструкция-основание" с последующим использованием гипотезы местных упругих деформация и реальных коэффициентов пастели.

- результаты решения прикладных задач по определению усилия в фундаментных балках, а также НДС взаимодойствушлх с Йими оснований.

ООгем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, Йбновньсс вьтодов и списка литературы. Общий об геи ее составля-3i 145 страниц, а том числе 25 рисунков, 1 таблица, 86 наименований в списке литературы.

СОДЕРЯАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Современное состояние проблей расчета инженерных сооружений, взаимодействуют« с неоднородным основанием.

Одним из наиболее ответственных элементов проектирования любых инженерных сооружений в криолитозоке, а также з районах распространения сезонно прошрзаадих грунтов, является исследование и прогноз температурного состояния как самого сооружения, так й его грунтового основания. Расчеты температурного регзша имеет ваию-э значение для обоснования типа соору^ошш, определения устойчивости и прочности как конструкции в целом, так и отдельных ее элементов. Без знания распределения теште-ратури в толэ грунтового сооружения или основшшя нввовмояю достоверно определить вое свойства (фиэийо-ьэхаиичзскиэ, тэп-лофизичесгега и др) и расчетные характеристики слагаашпс сооружение или основание грунтов.

Задача терцаупругости делится па три связанных ыеяду собой этапа № первой этапе требуется ояреяэлэть температурный реаш основания. Развитием этой теории занимались т&'ага исследователи, как А.В.Лв®а, El А. Шссайлоз, А. Ф. Чуднозскнй, Б. Г. Ко-репев, и.Н.шафвва, ЕС.Дпоянов, Г.ЕШрхаев, М. Д. Головко,

Н. И. Никитекко, В. О. Орлов, Е Бакстер, Д, ДшинСер и лрутие. Хотя в этих работах приводится большие количество примеров, следует учесть, что полученные решения предполагает изотропию распространения температуры. В то хв вреыя многие эксперименты доказывают, что в грунтовой среде распространение температуры анизотропно, и этот факт следует учесть при построении расчетной теории.

Вторым, наиболее ответственным и трудный эталон, является прогнозирование НДС инженерных сооружений на термоиеоднороднои основании. На эту тему посвящено огромное количество публикаций и монографий советских и зарубежных исследователей: А. Д. Коваленко, Б. Г. Коренева, А.КДинника, Е Ц.1!айэеля, Е Е Мусхелишвили, Е Ы. Вородачева, Д. Е Гршшцкого, Е И. Даниловской, ¡1 А. Цьповича, Г. и. (¡едъдмана, Е Г. Шланэда, С. С. Ендова, Е 0. Орлова, >1 К. Демина, Е Е Доставалова, С. Е. Гречиидава, Л. Е Чистогинова, Г. Е Пяяцко и многих других. Здесь таккэ следует учесть, что по данным экспериментов, деформационные характеристики грунтов обладает свойством анизотропии , однако этот факт далеко не всегда, из-за математических трудностей, учитывается при построении расчетных методов. 2 оОдэй теории термоупругости И. И. Демина и вводится понятие анизотропного температурного деформирования, параметры деформируемости остаются при атом изотропными,, что су«аех область применения теории.

Третыш, ос;-овнкы эталон- работа*, является азтедействкд строительных конструкции с ашйотропно-териэноодпородаыи- основанием. На с ту тему выполнено ко та;? многораОаг. На вдаваясь в обще проблемы расчета конструкций. па< уяйугом1 основании, обзор которых подробно дан о других работах,, отштим^ что выбор модели деформируемого основания во шгах'ом< определяется принятым штодом расчет Существует ряд методов-расчета вааи-модействщ конструкции с основанием. В пошК работе принято сочетание ¡щидютно-костгауальша иазештнчасмоЯ- иодеш! "конструкция-основание" с послэдувдш использовшшэц'гипотези-местных' упругих деформаций с реальным вашею вовским' основанием«, который полностью совшстш с конечно-элементной шдолыэ основания и позволяет простым щшэнерыыи путем получить прог-ноа>распределения усилий в конструкции.

Глава 2. распространение температуры в анизотропных £рун-

тоеьш основании*.

Исследование динашки изменения напряяенко-деформировап-:юго состояния грунтовых оснований требует прежде всего разработки штода прогноза температурного режима оснований при неполном водонасыщении грунтов. Нэсмотря на имевшиеся аналитические и численные штоды репения задач теории переноса, разработка эффективных способов определения поля температуры при оо распространении а анизотропны! грунтовых средах с нелинейными характеристиками теплопереноса является одной из актуальных и недостаточиоисследоваяиых проблем теплофизики. Эта задача рассматривается здесь как первая необходимая часть единой теории терио упруг ости оснований. <

Обшая математическая формулировка плоской нелинейной задачи теплопроводности с фззовыш переходами поровой дидкости следугяая: найти тоыпературнуо функцию О (х, у, О определенную п неперерызиую а замкнутой области Р вьгесте со своими производными первого и второго порядков, удовлетворяв^ внутри етой области нелинейному дифференциальному уравнению

Сч(в> „ ^[^(0) -§$-) * -^-[кт •#•] (1)

с соотвэтстауезйя начальник и граничными условиями, а так® условия» сопрягания и Сгофана на границе раздела ыэрэлой и талой фаз. Здесь: А, (в) - иозффицкент теплопроводности по направленно, параллельному оси £ ; (О) - то .та, по ¡¡оправлению параллельному оси у 1 Су - обьеииая теплоемкость.

ОСоОсцннад математическая постановка (1) в кшвшихся публикациях обычно ооданзетса системой дифэроицкалыпя уравнений, записанных для каадой фззц з отдельности.

Принэюто.Ш!о к уравнению (1) аведои две интегральные подстеновки ; „Гудмэна

1X0) - Гс,(в)ао, еШ(о)/стЗ»е,(0) (X)

а Кирхгофа „

<¡¡(0) (3)

а, I ~ и

Функция ЩВ} й тормодщтыпкэ носит паоваякэ эпгальгаи, а сочетай»» подстановок (£) и (3) образует метод "ант&ашш -потоп тешерзтурьГ. Тогда ешсто уравнения (1) б7?.зы «ють квазилинейное уравнение

■ Ю

с еоответстауссзм преобразовании граиячгаи й других условий.

а< щ

в^ в <

qj в <

S5

Os<

В <

о^ а

Основным вопросам в зитадьпийной постановке является задание функций В(в) и §¡(0) в практическом диапаэоь'в кзиэнеюи температуры, то есть построение так.называемой эиталышйной модели грунтовой среды. Для прогноза температурного режима грунтовой среды в настоящей работе предлагается нспэльговазд ентадъпийную модель Д. А Плотникова - И. И Даодша & слодуаздм варианте.

Для энтальпии В(в) : aje) - с*(в - е„) аг(&) « в, (в) + сл(о - а,;* о

я3(в) - ог(ф * с,(в - q,) в < Q, (G)

Щ(0) - IIJQ) + С,-(B-BJ

для функция асе) : в, fe; - (о - вт) вг(о) - + i/агХм*

+ - )/(з- вя))(о - ej 0¿e а< q (с) в) « 0,(в) +лг(о - а; Здесь: Вл - температура начата аамэрзаяиз;

в* - температура начала замэршшз »»сорбированной влаги; Оя ~ температура шрздого груотс; Он - начало отсчета; q г* В ШаиУп - удельная теплота фазового яорохода "Езда-лад' S/4fО) - негадерзшая вода а груэдэ а дедах едшща; ti* - плотность скелета грунта;

&Wt¿ - содержание свободой воды в - ijge)

- суммарная влажность s грунта; Большая сложность сущрствущих антааийааз иод&сэй вшивает необходимость использования ШЭ дел решш! тднаэйЕОГо уравнение (4).

Принимая в пределах одного ганэчпого зла манта ссотоозянш

Л-[Я]'5 (7)

Ф - С « J 1 - 1, 2. „ _

Здесь: [ и ) - матрица функции фор«ы элэмгнта; В,, » 1» £ } - векторы значений сответствунгщ функций в узлах злз-мента. Эквивалентная вариационная постановка закявчаатся в отшкании системы функция В a 6¿. Иодстазш систему (7) в уравнение ¿4) и, так как вариационный првдцза подобрать затруднительно, используем штод Гаяеркива

,<3*<Я . дв 9

I ¡ф.чиунашш процедуры шиз получлм еиетиму

\cfir * Ся,]в. ♦ С К.)®. -О; (0)

[с Г- 2{сХ г СЯ,1 - ¿Юг. (*-*.*)■

нзшэнкя матричного уравнения (8) методами Эйлера

ПойЕе причинения процедуры МКЭ получим систему

^С^тг + Ся,]в. ♦ -О; (а)

гд®

Из решения

ила Рунге-Кутта определяется вектор значений функций температуры в расчетные моменты времени. Таким образом , алгоритм 13-3 польпостьп определен.

Для полного описания численной мэтодкки репения необходима рассмотреть практический способ учета анизотропии ¡соэффи-Е5йзито8 теплопроводности. 1£э подобия коэффициентов А, (О) и ^(О), кокно полагать справедливым

Аг(о) \ (Ю)

г до й - коэффициент подобия прово дииостей. При & -1 поду-тазы шзотропнуя задачу. Подставляя условие (10) в уравнение (2Л),подучим

Ш- - к <*>&■) * сшЦ-) Ы)

а в квазилинейном виде га (4), имеем

Значэнш & - принято положительным и, при отличии от единицы, преара^ет уравнения (21) и (II) в уравнения ани-сотропного теплопереноса.

Емосто уравнения (0) для элемента будем иметь

уг~ ■ («Саг,, аз)

а для стационарной задачи имеем

£к - о. а*)

Ка ряде, шдеяыш пряшров исследовано влияние коэффщи-$вта подобия проводишстэй в уравнвнйи (10) но характер распределения полл температура,

Глава 3. Плоская задача тоиоупругсстя неоднородных аяи-оотропиых оснований шм&нерних соорулэнкй.

Дал правильного проектирования ссорукэккй на мэрэлык основаниях необходима качественная оценка НДС мерэлыг грунтов с цэльв определения областей возможного .трепдоооОразоваяня. Это иояно сделать с пошалю гериоупругости неоднородных сред, оСсОцэнноо Сгаичосгаое уравнение которой для деформаций в одномерной случае кшот вид

в) - Г/г (в) * 6*(в) а®

В случае сбсОвэвкой плоской деформации на современном

уровне изученности проблемы для транверсально-иэотропиой среды физические уравнения могут быть представлены слэдувдяа образом

6 - Е(6)[0}(1-£.) , (10)

где 5 - [5",. Б",, - Еектор напряжэний;

? [£*'£>» Г * вектор деформаций; т - знач транспонирования, а матрица упругих коэффицентов [ В } в случае плоскодефорцируемой траисвврсалгко- изотропной среды определяется соотношением

[ О ] - С г К о }*( Т ) . (17)

где

IT]

cog vs

sin'j

(W

i0 J

гдэ

SJli'j -Saifycosj cost/5

sinf caqp -aaycocp Girty

- матрица преобразования координат; - угол азшзотротв!

по отношению к де>шртовыи координатам

tii - n^fJ Н) О

л (1 +\U а - v,A о о о i«fa*>0i2-Vi-i!Hlj

л и Et(0)/Et{0) - consii .в - О (в)/^(в) - const.

Здесь, в соответствии с оооздшагшшг , £, « Ех - модули оОгдай дэформацш грунта по Бзатега-пбрпэпднкзг-дярныа направлениям; О - модуль сдвига по направлению, пср-пзндакулярноцу шшскостм изотропии; \J( - коэффициент Пуассона, характеризующий попаречиса сгмиз а плоскости шотрашш при растяиапии а отои плоскости; \Гг - то ка, при растааэшш в напрашшш:, нормальном к шисглсти лгограшш. Издуль сдвига в шдио вычислить по формула

о - гвдмгздмр 4 к,). fjso;

Яеынэрагураая дефоршция £ опродэлазтса по форцулэ

■ аннт

d;(в) * cWH лу(О) , Otf

0

где и - ""ковффцшюкш лашзйкого рэслцфашш по взаимно першщсинудьяраш нщцшлакшш. Предполагая подобно

с•coast. и обсахшая (ф

ШоШ на

где. ^ - ц fOjfi ♦ч > i - mii/i

УЛЗШ

cm

- 11 -

Зкстроь-лльнал постановка аздачи ать;акат»я поля пороыеср-пкй и" слэдуюгдя: для данного распределения поля темпера—турн üis,yrt} а иотнт врошт t r.aftrr соотвагстпучадШ зтому моуэн-ту вектор шроьгас^ний у) определенный и неперериштый в оашснутой области / глиста со своими производными, удовлетворяйся на граница S обласгл кинематдеюским грзиичнш услошим и сообегшяий уинингльное значение функционалу j ■

i - ДгаsEt(0)V[D) - и!?- riflüästv - 7 P, St (S3) где? fo.j5.,!' " semap ж&чоит сбьвшшх o нл по декартовым координатам! 0"« [ufí.y,); vf я» jr)]T - nsirrop функций горизонтальных (и) я вертикальных (v) пороичщониЯ; Р,- - шт-чзшш сосредоточенных caí; Si - перешЕ^иив точки приложение силы P¡ по as поправления; j - сбире число сосредоточенных сил а области F .

Пусть заданная область F првдстшшна совокупность!} Л газпэчзш алоиэнтов. Пруави, тго в продолах одного аяошита в свравздливч соотношзпш _

и (кг) - [ п ]í«, (té)

гйо Sc - пэотор r¡apcn'cn;amtíi узлов элошпоз.

Шдотаалля (31) в «йгпкциопал (£3) л мишаютируя, для одного олжиггга полу^м _ __

п f Bjf ~ о (fß)

гдэ, [ Л J, - j{Et(0) [ В J'í П J [ В ] rix rfy - матрица j®ctiíootjj:

fii/Фс О' О ó'fíy - патрица дифферэи-d/íiy г *,/йк\ __

цирозалшя, соотлэтстпуггря Форнулэ кэшt £ « [ А ]• и.

-fit Я Yßax ay; .

Для Bcsfl сблгсти, госля суммирования вкладов отдельных олзиэотов, ИМ8SM _

Í Я 3$ + 8j, + Пе~р =0 (SO)

Посла удовлетворения гршпг-яшм условиям ::п этой системы апашйшхх алгебраических jrpaBHornfl определяется итоговый вектор узловых порошпрюй £ , с повода которого находятся ха-parropiictk-ci области ^ я ? по обычный (£ордаам метода гаэвэчша элешнтоо .

Глада А, Расчэт фундашптшас Oasoit на »рзясверсаль-по-гаотрошгаы основания.

CyisscTBjraT ряд штодов расчета взаимодействия строптоль-

Í Я Hjf РсГг

).[ л Jf-ДЕ^а; I л П я J [ В ) г!:< ф/ [3]. г Л)Г и}; i А)

еш конструкций с основанием. В дайной работе предлагается сочетание дискретно- континуальной математической шдела "конструкция-основания" и гипотезы местных упругих дефоризцай с реашшм неоднородным винклеровсюш основанием.

Изложим основные положения этого метода пришннтельпа к простой расчетной схема взаимодействия бажи конечной длшш с основанием.

Ц/стъ имеется балка на упругом шшшэровском оспоааша (рис.1). IIa ной располагаем систему углов 1.2,.. ,и. Еалка нзт-руодш равномерно распределенной нагрузкой д паяцу узлаш, сосредоточенными силами Я/ и мошзнтами Й; в уз лая. Дродлолз-гается, что йэсткость Оалки ег кусочно- постоянна шхду углами. С учетом конечных элешнтов оснозания кспольауеы переменный коэффициент постели основания 8» по кусочно-ттШоиу закону. Ревениэ задачи в случая, если вехичшш а , ES , ■ являются пэреиэниьш на протяканш баа®, ;ш создззт прподзш-алышх затруднений для прилодгэния »этода кокечных а лэ ментов.

^ 4 ------ ...I Г*\

У Г г <

В каждом уз го примом оа ивквсестодэ д&з ввличшш параю-ерниэ 8; и угол поворота JL;

Е1(<1*уЛ1х*) * ь(х)у -о . (£7)

Выражение (27) является дкфференцкальиым уравнением изгц-Оа балки, загруженной лишь о узловых сечениях.

Так как Ця) - линейная, функция и определяется законом типа к(х)~ С,* Ctx то, выразив С, и Сt через к, а & щ, ш>ош Ks) - -k,((u-e)/f) ♦ к,(х/е) . (SQ)

Чтобы получить матрицу «сткостп для рассматриваемого элемента балки, воспользуемся приемом, который требует предварительного определения потенциала ной анергии элемента т.о. ва-

- -

ркащтнная^фэршз;

ЖЮ » г{(EJ(f*)x f- kCx)v г)а* - ГйУ, - 2 Л S¿. . fíítf

Из минимизации функционала энергии следует, что матрица вэсткости олэ!янта N1 Вез учета коэффяцента постели к имэот

„ /áGtíC "J э*

ил

tbt

(W)

Теперь находки вторув часть ШЭ с учетом коэффициента пос-

тели

в

-

Д

«Я,

ь

JVÍ-Л /Í f t Й Зйя

Тая j©k sea интегршш типа

п тадушть ШЭ от tfn)

[ я g/шт

У, И,

Н,Нн И,Н, Af*> » -к~(аг?)/£ * к п/е , е

J¡c(a)tt¿Hjdx г 9

К

Я* ft„

da

(31)

то следует вычислить

Гаг;

я,

¡i

К„

X.,

к

1<п fSOA,*

fl,» ■ fr^-f- ; -(пк,+ mje*-,

Kj3- M4k,*

R„

14

So и 4DD.fi,M4J¡t',

K„ e 1035Í, + ICSKa.} üfp" -iZEkf Séke)S

Rjpm -(ZB&j-f- (ЮН,)Si

%r« (6k, + wht)ez.

Сгсопчзтеяьная ¡«атрицз четкости злэнэнта имеет пяд

í ¡U) - í ♦ Í ¿У • (зз)

Огалпштельнзл система уравнений для всей 0amor:

[«3*$ - F; (30

Ревпв систему уравнений (30 получали S; - перэиенэнля п t¿; - угли поворота в уздах с учэтоы коэффициента псстолп.

Усашэ в охзиэнтпх определятся по формулам: й » нЦ-с/е1* iz+ (-№ * ах/е*М+

* (e/é-izж/е*)2, * (-Ш * Gx/e'Uty, (Ж)

Q - -£írr- -Ei\(í2/t*)S,* (a/?- (ts/e'A We*)^\.

Таким образом, обдая ютодпка расчета фупдаиеппгых балок

на неоднородном анизотропной основании будет вклзочать, в соответствии с виюоиояоденным, следующие основные сталы.

1. Производится обичлий ШСЭ -расчет с разбивкой балки на злеииты прямоугольники.

Е1, Е!. £1, Е1ч ЕЛ* ,__

1 3 п п+1 Х.Ч

2. Определяется температурное поле на основе решения .нелинейной анизотропной задачи теплопроводности- при неполной бо-доносыпенки в расчетные клиенты времени. При устоновивоемсп процессе тешшероноса определяется стационарное распределениэ поля температуры.

3. С учетом температуры,, собственного веса грунта и воздействия внешней нагрузки, определяется вертикальные перемевз-шш и напряиеиил в точках контакта Саш; с основанием.

4. Определяется реактивное давление основания РГх) путем выделения точек, прилекавде к балке со стороны основания п т оброботки по еявиэ: __

В

я

ж

л_ в 4 ,,

/

___ (

В точке: А, Р (ж) * 3/2 б",-,

В, Р (к) - г б*» 5 Ш)

с, р с*) - г (Г, .

5. определяется реальный козффицн&к? постели во веек контактных уздах по формула:

я -РМ/Ус (; -1. г. Ю. (&)

y^ - вертикальное перошвггниэ в узлах

6. По выдакзловэиноцу штоду определяется прогиби и утли поворота в точках балки. По формуле (28) определяются внутров-ныз усилия в балке от воздействия внесней нагрузки.

Представленная штодика позволяет рассматривать шрокий круг задач по определен»» усилий в фундамонтша балках с учетом реальный структуры, свойств и связности оскошша. Прудом некоторый типовые промеры с целью шивстрацйи разработанных методов. рис. г прквздекы результаты рас «эта балки высотой 1 и, В силу симметрии о этой и а посладуизях задачах показаны результаты для половины областей. Эти результаты в целом подтверждают мне кто многях исслодователэй о рас про до лэ-

mm 1Щ2 в Сатгал при анизотропных свойствах основ&тая: изот-рошшй случай занимает среднее положэниэ мэдду двумя показателям» amaarpanmi. Прогиб Оажи в тантре состатет з. 5 см в изотропном случае, 2.2 си при п - 3 и 4.2 см пр» п - 0.33 т.е. ншснмалмшй рааброс составляет огало 30 - 40%, Вэ- вемептом н поперечным силам гшброс около 15 - 25?..

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Гй. основе анализа современного состоять проблем расчета соорудэний на неодиородпш грунтовых основаниях установлен, что, несмотря но аотлдательные достижения н> этой области, недостаточно внимали» уделялось учету анизотропии деформационных споста и тоялопереноса в грунтовых основаниях.

2. Разработанный в диссертации- численный метод решэшш полишйиой задали топлоперепоса npir неполном^ водонаскцепшг грунтовой среды я анизотропии коэффициентов- теплопроводности-позволяет определить рэспредэлениэ полл- температур»- в; основаниях сооружений при различною етэзкгерэ № шгсенсиЕгоегя» источ-птсов iwwnmsi тешэратурк Езкгшшта^ что1 изотропность свойств грунтоа является часхгаяя слу^зше прэдлояэтгай1 в диссертации сбщэй мзтодит

а Сформулирован« castor <$яшmvtavr уравнения? дш неоднородной грунтовой среды с уток* спкзотрэпии' (траисверсальиой изотропии) «здулей дофоруэди»,, иэ лига® зависимости от температуры. При атом козфйицзвтг жтоййсро> расширения-' таске считается опредадsums* зз see-© раееттяш® offnaem- Построенная шгодика ровопия? осдетв шшзотвзшюй тариоупругости позволяет прогнозировать 1ЩГ поояеозуздяют оснований? сооружений при сило-sibc s твкпораоуртяг всзаэЖжапя. Сррствошшы достогаютвом првдаояэпаой ютодкгаг яшштся* возможность определения по топы«* вэрок&щзпи®. поверхности- основания, по и изменений ого 1ЩС о- згогсаш шшэотротш- при различии* статичэсютх и темпора-турииж воздействиях.

41 Для- расчета фувдашшшх Оаяок, ' азаимодэЯствущих о тормоноодпородпш онивотротшм основанием, продлояэно использовать сочэтштэ дкнфзтпо-коптипуаяьной математической «одели "гапстругаот-оснопашт" с после дулащы введением гипотезы шет-sus упругих деформаций с реальным неоднородным винклеровскш!

-IG-

TTTTTLJ^LUZL

q. s loo mr¿,

i J S уГТТ~ТТ~Г1"Т~П

V-WP***

¿ л I

X

о

10

«

бе 10

- 4 —• Ik«- '—S | SvT^ » _

X,

»

50 IM

№

ф фг

'S

y s

0 s

UQ

**

_ 4 /

/

У

P«C. 2. Расчет 5аяки pa. нео^норовным р сна

Сх) 04W¿ompíyu/Я iWpxp ' S) A*«/1егпропаЗ 1>смр£&м£

мацисимгх сЛое/я6 " юеплолеренреа.

---— Пря г= </}

■ : im fís £

— — — *pv tt а. з

— — — _ Hf%f Kaitns

Wt i Л a

ОСПСШНПЗЛ, что ПОЛНОСТЬЮ С0Г.ШСТ!0;Г) С ДИСКреТИЬЗОТ методами расчета ссновшшй и псгволяет лроитш пяяэиэр'тш путем получать р'икзиий больпэго круга лршстпчосюя аадач. Разработанная а длссар! ацга прюшадиая штод:ггл позволяет производить расчет Салок раэлтчнэЗ гий?сости, постоягшого иди горемэнного сачэшгл т неоднородно« освовсши от действия статтксюи нагрузок.

б. Аиалчз шогсчислазшыж результатов расчета фуздаиэитныя кокстругадай и аааиисдэйствувда о пит оснований показал бояь-!йао глмяиш онквотротт на распределяю«? полей 1ЩЗ в основании •л усшшй з конструкции при разлитое сочетаниях параметров до-формирушитп я спссоОоп задат*я тем7(?рзтуркого доля. Показано, что тзшерзтугз суггзстветю метет па роспрэделеим Ц03 оснований и соругопий. Грогчоо и увдт чтгес гостов имеет Ооль-аое оиачзшто дкз иромшдавотз! ссорукэшгЗ ряэлгоюго яаэяочо-а районах распространения шрзльт и яроиэряшш грунтов.

Сситт© еодзраапкэ дяссортгадш спуОлгпадпяяо а сдодуадк раО-этг«:

1. Ширяявпзю-дэйяснйропашюо состоя«!» ссэрузголяй па од-породяо-мр1»згпругси ссяовгшяк Св. ^фгощамвлвю» дело, 1 запуск, Мзсгаа,

2. Тгоъп строз¡хельинх комструмсгй ип томсязр^мь-ВЭ-ЙЭОТРОЯММ £5С5'01?!1";1Л. Сб. &«}*очреч|«жию& ладо, 2 гипуек, Кякга. 1394.

г

Подписано в печать 28.12.93 г. Формат 60хВ4а/16 Почпть офсетная И-322 Объем I уч.-нзд,л. Т.100 ЗаказБесплотно

Московский государственный строительный университет. Типография МГСУ. 129337, Москва, Ярославское о., 26.