автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Взаимодействие осесимметричных фундаментов-оболочек с неметаллическим армированием с основанием сложенным пылевато-глинистыми грунтами

ГОУ впо

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

МЕЛЬНИКОВ Роман Викторович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМ АРМИРОВАНИЕМ С ОСНОВАНИЕМ СЛОЖЕННЫМ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫМИ

ГРУНТАМИ

05.23.02-0снования и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 2011

1 С 033 2011

4854016

Работа выполнена в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре строительного производства, оснований и фундаментов (ГОУ ВПО ТюмГАСУ).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент ПРОНОЗИН Яков Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПАРАМОНОВ Владимир Николаевич

кандидат технических наук, доцент ПЕТУХОВ Аркадий Александрович

Ведущая организация:

ОАО «Институт «НЕФТЕГАЗПРОЕКТ»

Защита диссертации состоится «24» февраля 2011г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.272.01 по защите докторских диссертаций при Тюменском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 625001, г.Тюмень, ул. Луначарского, 2. тел./факс (3452) 43-39-27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан «-22» января 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Я.А. Пронозин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность задать

Грунтовые напластования, отличающиеся высокой сложностью с точки зрения использования их в качестве оснований, не всегда позволяют эффективно применять типовые решения фундаментов для зданий и сооружений различного назначения.

В связи с этим актуальной задачей является повышение эффективности фундаментостроения путем применения новых конструктивных форм и прогрессивных материалов. Для зданий с регулярной конструктивной схемой и осесимметричных сооружений, таких как дымовые и промышленные трубы, башни, градирни и т.д., это может достигаться применением фундаментов-оболочек, представляющих собой опорный контур, на который опирается сооружение, и тонкостенную криволинейную оболочку, вовлекающую в работу весь массив грунта под сооружением.

Фундаменты-оболочки в ряде случаев по отношению к традиционным видам плитных фундаментов обладают меньшей ресурсоемкостью и стоимостью, работают на меньших осадках, обладают свойством перераспределения внутренних усилий в конструкции, приспосабливаемости к внешним нагрузкам и высоким уровнем надежности.

Возможные формы поверхностей фундаментов-оболочек настолько разнообразны как по геометрическому, так и по конструктивному признаку, что обладают принципиальными особенностями во взаимодействии с грунтовым основанием. Эффект повышения несущей способности и снижения деформативности основания наиболее выражен для вогнутых по отношению к грунту поверхностей. Основным препятствием к активному внедрению таких фундаментов является их склонность к трещинообразованию в растянутой железобетонной оболочке и, как следствие, коррозия арматуры. Одним из вариантов ликвидации данного недостатка является применение неметаллической арматуры на основе композиционных материалов с фиброй - КМФ.

Объект исследования: осесимметричные пологие фундаменты-оболочки на грунтовом основании, сложенном пылевато-глинистыми грунтами, работающие преимущественно на растяжение с армированием оболочечной части неметаллической арматурой.

Предмет исследования: напряженно-деформированное состояние грунтового основания и осесимметричных пологих фундаментов-оболочек, армированных высокопрочными волокнами, в процессе их силового взаимодействия.

Цель диссертационной работы: установление основных закономерностей взаимодействия пологих осесимметричных фундаментов-оболочек, армированных высокопрочными волокнами, с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами.

Задачи исследований: - выявить особенности взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту подошвой с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- установить возможность использования в качестве оболочечной части фундамента бетонной тонкостенной конструкции, армированной высокопрочными волокнами;

- выявить закономерности формирования напряженно-деформированного состояния грунтового основания естественного сложения при взаимодействии его с пологим осесимметричным фундаментом-оболочкой;

- выполнить анализ и определить границы применимости существующих расчетных моделей грунта для описания напряженно-деформированного состояния основания и прогноза осадок пологого осесимметричного фундамента-оболочки;

- разработать методику расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены особенности взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту подошвой с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- доказана возможность использования неметаллических волокон в качестве основного армирования тонкостенной конструкции в составе фундамента-оболочки;

- выявлены закономерности взаимодействия осесимметричных фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, с естественным основанием, сложенным пылевато-глинистыми фунтами от полутвердой до мягкопластичной консистенции;

- разработана методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

Достоверность защищаемых положений обеспечивается:

- использованием в работе методов исследования, основанных на применении современных представлений о механике деформирования грунтов;

- выполнением экспериментальных исследований с помощью современных апробированных контрольно-измерительных цифровых комплексов, тарированных первичных преобразователей и поверенных приборов;

- сравнением полученных в работе результатов с данными других исследований;

- сопоставлением результатов численных и аналитических решений с данными натурных экспериментов.

Практическая ценность работы заключается:

- в установлении закономерностей взаимодействия пологих осесимметричных фундаментов-оболочек с грунтовым основанием;

- в разработке инженерной методики расчета пологих осесимметричных фундаментов-оболочек на грунтовом основании;

- в экономической эффективности использования в инженерной практике пологих осесимметричных фундаментов-оболочек для круглых в плане сооружений, таких как дымовые и промышленные трубы, башни, градирни и т.д., а также зданий с регулярной конструктивной системой.

Реализация работы

Результаты исследований реализованы:

- в проекте реконструкции здания Тюменской государственной академии культуры, искусств и социальных технологий (ТГАКИСТ) по адресу: г. Тюмень, улица Республики, 19;

- в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете (ТюмГАСУ) при выполнении дипломных проектов по специальности 270102 -«Промышленное и гражданское строительство»;

- в курсе лекций по дисциплине «Технология возведений зданий» для специальности 270102 - «Промышленное и гражданское строительство».

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири" (г. Тюмень 2008, 2009), на VII, VIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ (г. Тюмень 2008, 2009), на конференции по геотехнике для молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения» (г. Санкт-Петербург 2010), на V Международной конференции по геотехнике «Городские агломерации на оползневых территориях» (г. Волгоград 2010).

Личный вклад автора состоит:

- в подготовке экспериментальной базы для проведения исследований;

- в проведении и получении результатов лабораторных и натурных экспериментальных исследований, их анализе и обобщении;

- в выполнении численного моделирования взаимодействия фундамента-оболочки с фунтовым основанием;

- в разработке методики расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

На защиту выносятся:

- результаты лабораторных исследований взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту подошвой с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- результаты лабораторных исследований работы бетонных балок, армированных углеродным волокном в качестве основной рабочей арматуры;

- установленные закономерности взаимодействия осесимметричных пологих фундаментов-оболочек с армированием оболочечной части неметаллической арматурой в виде углеродного волокна, с грунтовым основанием, сложенным глинистыми грунтами, в полевых условиях;

- результаты численного моделирования работы осесимметричного пологого фундамента-оболочки на грунтовом основании;

- методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

Публикации. По результатам работы опубликовано 10 научных статей, 3 из которых в изданиях из перечня ВАК, получены 3 патента РФ на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Работа содержит 172 страницы машинописного текста, 92 рисунка, 19 таблиц, список литературы из 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и приведена общая характеристика работы.

Первая глава посвящена истории развития фундаментов-оболочек, опыту отечественного и зарубежного строительства; дана классификация используемых типов фундаментов-оболочек; обобщены отечественные и зарубежные исследования как самих конструкций фундаментов-оболочек, так и их взаимодействие с грунтовым основанием; представлены аспекты применения композиционных материалов в строительстве.

Впервые термин "фундамент-оболочка" применил японский профессор J. К. Minami в 1949 году, а первый фундамент-оболочка в виде гиперболического параболоида был построен в 1953 году архитектором Ф. Канделой для таможенного склада в Мехико.

Использование оболочек в качестве фундаментов привлекло значительный интерес по всему миру. Была доказана их более высокая несущая способность и меньшие осадки по сравнению со сплошными плитными фундаментами. Фундаменты-оболочки оказались более эффективны в ситуациях, связанных с передачей больших нагрузок на слабые грунты основания, при сейсмических нагрузках, а также для сооружений, воспринимающих большую ветровую нагрузку, таких как телекоммуникационные и силосные башни, дымовые трубы и т.д.

Фундаменты-оболочки оказались более экономичными в развивающихся странах с низкой стоимостью рабочей силы и высокой стоимостью материалов. Это привело к тому, что фундаменты-оболочки широко используются в Латинской Америке, в частности в Мексике, а также в Китае, Индии, Восточной Европе (Польша и Венгрия), а также в некоторых африканских странах (Гана, Кения). Тем не менее фундаменты-оболочки были также эффективно использованы и в развитых странах, таких как: Германия, Франция, Япония, США и Россия.

В экспериментальных и теоретических исследованиях большинством ученых особое внимание уделялось изучению распределения напряжений в оболочках, взаимодействующих с грунтом, и их деформаций. Большое число теоретических исследований базируется на применении метода конечных элементов. В отдельных исследованиях применялась модель Фусса-Винклера либо Власова-Пастернака для основания. В ряде работ изучено распределение контактных давлений под фундаментом-оболочкой. Результаты показали, что распределение контактных давлений происходит неравномерно. Тем не менее в целях упрощения расчет конструкций фундаментов-оболочек по безмоментным теориям производился при условии равномерного распределения контактных

давлений. Работы в данном направлении проводили А. Г. Литвиненко,

A. Н. Тетиор, R. Н. Dawoud, К. Dierks, A. Fareed, Не Chongzhang, Huang-Yih, V. К. Jain, N. P. Kurian, Т. J. Lardner, E. Melerski, D. N. Paliwal, N. S. Pandian,

B. V. Ranganatham, E. Reissner, S. N. Sinha.

Экспериментальные и теоретические исследования по определению предела прочности фундаментов-оболочек в сравнении с плоскими фундаментами проводили А. Г. Литвиненко, К. Сечи, А. Н. Тетиор, К. Dierks, N. P. Kurian,

C. S. Mohan, Р. С. Varghese. Все исследователи сходятся во мнении, что благодаря фундаментам-оболочкам достигается экономия строительных материалов и снижение стоимости без потери прочностных свойств.

Исследования взаимодействий различных форм фундаментов-оболочек с грунтом основания отстают от исследований работы самой конструкции фундамента-оболочки. Однако и в этом направлении выполнен ряд работ, авторами которых являются: С. Г. Ванюшкин, В. 3. Власов, В. В. Павлов, Я. А. Пронозин, К. Сечи, А. Н. Тетиор, А. А. Чече, М. М. Abdel-Rahman, W. Hadid, А. М. Наппа, N. Hataf, S. R. Jeyachandran, N. P. Kurian, С. S. Mohan.

Вопросы исследования работы фундаментов-оболочек, работающих преимущественно на растяжение, не изучались, так как низкая трещиностойкость и, как следствие, коррозия арматуры оболочечной части долгое время были основными сдерживающими факторами их развития. Одним из возможных вариантов преодоления этой проблемы является применение композиционных материалов.

Применение композиционных материалов с фиброй (в частности углеродного волокна) в качестве внешнего армирования строительных конструкций насчитывает примерно 40-летнюю историю, начинаясь с 1970-ых годов в Японии. Надежность и долговечность их использования во всем мире подтверждается их применением в качестве основных элементов армирования конструкций повышенной ответственности (мостов, метрополитена, градирен и т.д.). Углеродное волокно производится во многих странах: Япония, США, Тайвань, Корея, Китай, Швейцария, Венгрия, Россия и Украина. Наиболее известными мировыми компаниями производителями углеродных материалов, присутствующими на российском рынке являются: Sika, Mapei, S&P Clever Reinforcement Company, BASF Construction Chemicals, Fyfe Company.

На основании проведенного литературного обзора были сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе приводятся результаты модельных и лабораторных экспериментов.

В модельных экспериментах был использован способ бесконтактного наблюдения за фиксируемыми точками в грунте для определения полей деформаций, основанный на методе фотограмметрии.

Грунтовый лоток имитировал условия осесимметричной задачи. Лоток представлял собой отсеченную диаметральной плоскостью половину цилиндра, при этом диаметральная стенка лотка была выполнена из прозрачного оргстекла. Высота лотка 800 мм, его диаметр 980 мм.

Модельные фундаменты в плане представляли половину круга диаметром 150 мм с различной формой подошвы. Штамп №1 имел плоскую подошву, штамп №2 - криволинейную, вогнутую по отношению к грунту, с круговым очертанием. Величина подъема подошвы была принята 18 мм, что составляло 1/8 диаметра штампа. Радиус кривизны поверхности -165 мм.

В качестве основания использовалась грунтовая паста, приготовленная из суглинка, которая имела следующие физико-механические характеристики: плотность грунта />=1,89-1,94 г/см3; коэффициент пористости е=0,8-0,87 д.ед.; влажность w=28-30%; коэффициент водонасыщения £,.=0,9-0,97 д.ед.; показатель текучести /¿=0,6-0,67 д.ед.; угол внутреннего трения ^=16,4-18°; удельное сцепление с= 19-21 кГТа; модуль деформации £=7,8-8,1 МПа.

В результате экспериментальных исследований установлено, что криволинейная нагружающая поверхность штампа позволила увеличить диапазон линейной работы основания штампа вплоть до нагрузки, равной второму критическому давлениюр**, и уменьшила более чем в 1,5 раза конечную осадку в отличие от работы основания под плоской подошвой с выраженной нелинейной зоной деформирования. Также при погружении штампа с криволинейной подошвой в основание зафиксировано формирование выраженной зоны уплотнения, имеющей форму практически идеального круга (в пространстве -шара) с радиусом зоны, соответствующей кривизне подошвы штампа R. Зона уплотнения основания под штампом с плоской подошвой более обширна, однако не имеет четкой конфигурации.

Деформации грунта находились как разница между изменившимся (рис. 2) и начальным (рис. 1) геометрическим положением марок.

о?

0 0

-75 -75

-150 -150

I) О

-225 -225

-300

т 2D

-375 -375

-450 -450

30 30

-525 -525

-300 -150 0 150 300 мм

20 I) D 2D

Рис. 1. Расположение марок до приложения нагрузки.

-450 3D

мм -300 -150 0 150 300 мм 2D D I) 2D

Рис. 2. Расположение марок после приложения нагрузки рср = 150 кПа для штампа № 1.

Карты в изолиниях создавались при помощи геоинформационной системы Golden Software Surfer 8, являющейся отраслевым стандартом построения графических изображений функций двух переменных.

Установлено, что объем грунта, подверженного горизонтальному перемещению, для штампа с плоской подошвой превосходит аналогичный объем грунта для штампа с криволинейной подошвой более чем в 3 раза на протяжении всего эксперимента (рис. 3, б). Тем самым происходит сдерживание горизонтальных перемещений грунта активной зоны и, как следствие,

уменьшение осадки за счет криволинейной формы подошвы штампа. Также криволинейная подошва штампа уменьшила глубину сжимаемого слоя основания (рис. 3, в).

Установлено, что для штампов как с криволинейной, так и с плоской подошвой две трети суммарного сжатия основания концентрируются в приповерхностном слое малой толщины, не превышающем 0,5Э (рис. 3, а).

а) б)

о

-75

-150 О -225

-300 21) -375

-450 3D -525

Mil

-................. ß IS Щ......!............L.....

___________

-300

21)

-150

I)

150

I)

300

21.)

-75

-150

D -225

-300 21) -375

-450 3D -525

мм

-450 .М) -525

300 20

Рис. 3. Изолинии перемещений в основании штампов при рср = 150 кПа: а - вертикальные и<г,г), б - горизонтальные v(r, i).

Параметры деформированного состояния грунтового основания определялись по изолиниям вертикальных w(-,r) и горизонтальных v(r,:) перемещений. Основой для нахождения горизонтальных ег и вертикальных ez относительных деформаций и углов сдвига yrz в наблюдаемой плоскости был принят метод сеток.

_ б)

а)

■75-

U.5D

С

Or

-75

(>,.Ч<

-150 »

-7511.51)

-22S

1,5»

-300т

1)31» -15»

-300

2!>

В)

-75-

оЛ>

-150 1!

-225 1.5»

-300

-150 D

-225

-зоо

-150 -75 О

1> 0,51)

75

1.5IJ

75

0,50

-150 I»

0,Я)

75 150

0-S» и

Рис. 4. Изолинии штампа № 1 при среднем давлении рср = 150 кПа: а- относительные вертикальные с,, б - относительные горизонтальные ег, в - углы сдвига у„ ■

Характер изолиний вертикальных относительных деформаций е, для штампа №1 и №2 при рср=150 кПа в общих чертах совпадает (рис. 4, а, рис. 5, а). При этом абсолютные значения ег в контактной зоне штампа с плоской подошвой практически в два раза превышают подобные значения для штампа с криволинейной подошвой. В обоих случаях на глубине 0,670 (Б - диаметр штампа) под центром штампов образуются локальные зоны концентрации е., однако абсолютные значения отличаются в пять раз.

Глубина распространения вертикальных деформаций для штампа №1 почти в два раза больше, чем для штампа №2. При рср=150 кПа в основании штампа №1 на глубине Ш образуются локальные зоны концентрации относительных горизонтальных деформаций ег (рис. 4, б), что для штампа №2 не характерно. Наличие этих зон не соответствует решению теории упругости и вызвано расклинивающим действием грунтового ядра под штампом при значительных осадках на последних ступенях нагружения.

а)

-7:

0,5!

-300

2»

б)

0 0

-75 -75-

0,5» !>,5Л

-150 -150

II l>

-225 -225-

I.St» 1.5»

-300 -зов

2» Л)

Q

-150

I?

-300

т

в)

-75-

0.5(1

-150

1)

-225

1,5«

-75

0.511

-150

В

!™ -150 -75 0 75 150 *« *» -150 -75 0 75 150 *•» »* -150 -75 0 75 150

[> 0,51) ОЛИ Н I) 0.5» l),5i) 1) I) ОД) 0,?» I)

Рис. 5. Изолинии штампа №2 при среднем давлении pq, = 150 кПа: а - относительные вертикальные sz, б - относительные горизонтальные ег, в- углы сдвига у„.

Сдвиговые деформации уп в основании, загруженном штампом с плоской подошвой, формируются под краями, практически по вертикали (рис. 4, в). На последней ступени нагружения развитие сдвиговых деформаций уп происходит на глубину, равную диаметру штампа. Для штампа №2 (рис. 5, в) они направлены под углом и 31° к вершинам. Это объясняется большей распределительной способностью грунта ввиду отсутствия или малости пластических сдвигов в основании под краями штампа.

На основании закона Гука основные компоненты напряженного состояния в уравнении, выражающем условие сплошности материала, могут быть выражены через деформации:

егЕ+ и-Ее, _

<xz =£z -E\fi-aT\ оу= —-—-*Vz = Уrz'G

1 ~fj

О)

,где: ег-относительные линейные деформации вдоль оси г, найденные экспериментально, ег — относительные линейные деформации вдоль оси г, найденные экспериментально, уп — углы сдвига, найденные экспериментально, Е - модуль деформации грунта, в = Е/{2{\+ц)) -модуль сдвига грунта, ц-

коэффициент Пуассона грунта.

Характер изолиний напряжений аг, а,, хп в грунтовом массиве во многом повторяет распределение соответствующих относительных деформаций ег, ег, уг:.

Для каждого штампа были построены области предельного состояния грунта. При определении этих областей использовалась формула предельного состояния грунтовой среды:

Sin q>=-

(or+az + l-c-ctgipy

(2)

, где: егг - нормальные напряжения в грунте по оси г, определенные по формуле 1, аг- нормальные напряжения в грунте по оси г, определенные по формуле 1, тп - касательные напряжения в грунте в плоскости определенные по

формуле 1, с - удельное сцепление грунта, (р - угол внутреннего трения грунта.

На начальных ступенях нагрузки области предельных состояний возникают под краями штампа (рис. 6, а). С ростом нагрузки происходит развитие этих областей под краями штампа и появляется "дополнительная" область пластических деформаций под центром штампа на глубине 0,70-0,80 шириной 0,30 (рис. 6, б). На изолиниях ег и г, (рис. 4) на этой же глубине присутствуют области концентрации относительных деформаций и, как следствие, нормальных напряжений аг и о>. Причиной зарождения изолированной области является наличие под штампом уплотненного ядра, у вершины которого происходит локальное разрушение. По мере дальнейшего нагружения штампа сформировавшееся уплотненное ядро внедряется в основание, вследствие чего области предельных состояний стремятся соединиться (рис. 6, в), что определяет значительную осадку жесткого штампа.

-525-

I .SI Ï

-300-:i>

-75

í).5!>

-255

13П

-МО

:i>

б)

-75-

«,5Н

-150 1)

-255-1,Я>

-75

0.5D

-150 IJ

-255

-300

Л)

в)

-75

0.51)

-15011

-555

1,511

-300

m

П>

сз

-75

<¡,511

-150

I)

-525

1,5 i i

-300

га

-150 -75 0

I) 0,50

75 150

11,5» <!

-150 -75

1> !!,Я>

75 150

0.5» 11

-150 -75 О

II 0.51»

75 150

MD I)

Рис. 6. Развитие областей предельного состояния грунта штампа №1 при среднем давлении: а -рср = 50 кПа, б-рср= 100 кПа, в - рср = 150 кПа.

-75-

о,;»

-150

Г)

-75

0.5IJ

-150

Í)

-225

1,51)

-300

ai

Для штампа с криволинейной подошвой появление областей предельных состояний под краями не зафиксировано (рис. 7). Хотя очевидно, что они должны образоваться в месте контакта остроконечного края штампа с грунтом, в силу значительной концентрации давления в данной зоне. Отсутствие областей предельных состояний, полученных расчетным путем на основе анализа деформирования элементов сетки, объясняется их малой величиной по отношению к размеру сетки -20x20 мм. "Дополнительная" область в основании, характерная для штампа с плоской подошвой, возникающая под центром нагружаемой площади, в основании штампа №2 также отсутствует.

Присутствие областей предельных состояний в тонком контактном слое глубиной не более 0,1 Б для штампов с различной подошвой связаны с

мм -150 -75 0 75 150

И 0.5Н (1.51} 11

Рис. 7. Развитие областей предельного состояния грунта штампа №2 при среднем давлении рср = 150 кПа.

переуплотнением грунта в этой зоне (перемятием), что характерно вероятно только для грунтов нарушенной структуры с отсутствием структурной прочности.

Экспериментальные исследования работы бетонных балок на изгиб с различным армированием проводились с целью установления возможности использования в качестве оболочечной части фундамента бетонной тонкостенной конструкции, армированной высокопрочными волокнами.

Проведение испытаний согласно расчетной схеме (рис. 8) позволило в зоне "чистого изгиба" оценить работу неметаллической арматуры. Выбор в качестве лабораторных образцов бетонных балок диктовался простотой постановки эксперимента, возможностью многократного повторения, четких требований ГОСТ при испытании конструкций на изгиб.

В качестве рабочей арматуры была использована стальная арматура класса А-Ш и ткань из однонаправленных углеродных волокон 81ка\\'гар®-530С (\'Р) с различным расположением в сечении балки.

Основные характеристики углеродного волокна: толщина ткани 0,293 мм; прочность на растяжение 3800 Н/мм2 (номинальная); модуль упругости Юнга 231000 Н/мм2; удлинение на разрыв 1,64% (номинальное).

Прочность арматуры в растянутой зоне всех армированных балок была одинаковой. С точки зрения теоретической несущей способности все сечения балок были равнопрочными, поперечная арматура отсутствовала.

Установлено, что балки, армированные тканью из углеродных волокон, имеют повышенную жесткость, значения их прогибов в 2-6 раза меньше прогибов железобетонных балок. Прочность балок, армированных тканью из углеродных волокон, в зависимости от вида армирования может составлять от 60 до 100% прочности железобетонных балок. Балки с тканью из углеродных волокон не требуют поперечного армирования, так как разрушение происходит по нормальному сечению в момент появления первой трещины. Укладку ткани из углеродных волокон в бетонную смесь можно производить без дополнительных мероприятий по анкеровке, в случае же ее приклейки, дополнительную анкеровку необходимо предусматривать.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований взаимодействия осесимметричных фундаментов-оболочек с различной конструктивной схемой с грунтовым основанием естественного сложения в сравнении с круглой плитой. Экспериментальные исследования проводились на двух экспериментальных площадках, расположенных в г. Тюмени.

Экспериментальная площадка №1 (ЭП №1) была представлена следующими инженерно-геологическими элементами: до глубины 1,3 м залегает суглинок полутвердый; далее суглинок мягкопластичный мощностью до 5 м; ниже залегает супесь пластичная. Уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 3 м.

Экспериментальная площадка №2 (ЭП №2) была представлена следующими инженерно-геологическими элементами: суглинок полутвердый мощностью 1 м;

Рис. 8. Расчетная схема.

далее суглинок твердый мощностью 1 м; далее суглинок полутвердый мощностью 2 м; ниже залегал суглинок тугопластичный. Грунтовые воды до глубины 6 м отсутствовали.

Исследуемыми фундаментами, представленными на рисунке 9, являлись:

• Фундамент-оболочка (рис. 9, а) осесимметричный диаметром 1200 мм и стрелой подъема 120мм {[/1 = 1/8, где/- стрела подъема, / - длина пролета (диаметр)). Очертание кривизны оболочки описывалось квадратным уравнением. Контактной поверхностью являлось естественное грунтовое основание. В качестве рабочей арматуры оболочки использовалась ткань из однонаправленных углеродных волокон SikaWгap®-530C (УР), наносимая мокрым способом в два слоя при помощи 2-х компонентного эпоксидного клея 81кас1иг®-330 на поверхность оболочки. В качестве схемы армирования была выбрана радиальная схема с углом смещения 22,5°. В месте сопряжения оболочечной части фундамента и опорного кольца шарнир не устраивался для исследования процессов трещинообразования.

Рис. 9. Разрезы осесимметричных фундаментов: а, б - ЭП №1, в, г - ЭП №2.

• Круглая монолитная железобетонная плита (рис. 9, б) одного диаметра с фундаментом-оболочкой (рис. 9, а).

• Фундамент-оболочка (рис. 9, в) осесимметричный диаметром 2400 мм и стрелой подъема 240 мм (/?'/ = 1/9, где / - стрела подъема, / — длина пролета (диаметр)). Очертание кривизны оболочки описывалось квадратным уравнением. Для обеспечения шарнира в месте крепления оболочки и опорного кольца был устроен зазор шириной 20 мм и уложена упругая прокладка. В качестве рабочей арматуры оболочки использовалась ткань из однонаправленных углеродных волокон SikaWrap®-530C (УР), располагавшаяся в теле бетонной оболочки в виде ортогональной сети в один слой, с размером ячейки 350x350 мм.

• Круглая монолитная железобетонная плита (рис. 9, г) одного диаметра с фундаментом-оболочкой (рис. 9, в).

В ходе проведения испытаний были получены зависимости осадки от внешней нагрузки. Осадки фундамента-оболочки на ЭП№1 (рис. 10) более чем в два раза меньше осадок жесткого штампа на протяжении всего испытания. Для фундамента-оболочки кривую можно разбить на две зоны: первая в диапазоне средних давлений от 0 до 200 кПа (от 0 до р") и вторая - свыше 200 кПа. Первая зона с абсолютными значениями осадок, не превышающими 12 мм; и вторая зона - больших деформаций — характеризуется значительным возрастанием осадки. Существенно меньшие осадки фундамента-оболочки объясняются сдерживанием горизонтальных перемещений в грунте в силу характерной геометрии, выраженным объемно-напряженным состоянием грунта под оболочкой, вызванным сходящимся в приосевой зоне вектором контактных давлений.

Рис. 10. График нагрузка-осадка (ЭП №1). Рис. 11. График нагрузка-осадка (ЭП №2).

Согласно экспериментальным данным, полученным на ЭП№2 (рис. 11), установлено, что до средней нагрузки 0,6р осадки опорного кольца фундамента-оболочки и жесткого штампа почти одинаковы, затем с увеличением нагрузки погружение опорного кольца происходит быстрее, чем осадка штампа.

Осадка опорного кольца значительно превышает осадки оболочечной части. В данной конструкции это связано с 20 миллиметровым зазором, выполняющим роль шарнира, и выбором ортогональной схемы армирования, в результате чего в области шарнира возникает неосевое восприятие усилия растяжения армирующим элементом с неравномерным распределением в нем напряжений. Вклад ортогональной схемы армирования и зазора в разницу осадок опорного кольца и

рср, кПа

0 50 100 150 200 250 300

рср, кПа 0 50 100 150 200 250

0 о,

0 •

оболочки по данным осадки края оболочки составил на последней ступени 38,1 мм, что составляет 85% от осадки ребра.

Установлено, что для фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, характерна седлообразная эпюра контактных давлений (рис. 12, 13). Существенной трансформации эпюры в процессе увеличения нагрузки не происходит, что свидетельствует о минимальном развитии областей предельных состояний в основании, в отличие от эпюры для жесткого штампа со смещением максимальных значений с края фундамента ближе к центру в процессе увеличения нагрузки.

,р Рер = 150 кПа Рср - 216,8 кПа

ярвд

Uz ,кПа

193

Рис. 12. Эпюра контактных давлений фундаментов на ЭП№1 при нагрузке, равной 150 кПа.

Рис. 13. Эпюра контактных давлений фундамента-оболочки на ЭП№2 при нагрузке, равной Я.

В таблице 1 представлены данные восприятия реактивного отпора составных частей фундаментов-оболочек на ЭП №1 и №2.

Таблица 1.

Доля восприятия нагрузки элементами конструкции фундамента-оболочки

ЭП№1

ЭШ°2

рс,ъ кПа Доля восприятия нагрузки, % ре?, кПа Доля восприятия нагрузки, %

Опорное кольцо Оболочка Опорное кольцо Оболочка

50 70,7 29,3 41.32 74.7 25.3

100 57,4 42,6 61.99 71.5 28.5

150 42,2 57,8 84.11 69.0 31.0

200 39,0 61,0 106.22 66.7 33.3

250 37,6 62,4 128.34 64.3 35.7

300 32,3 67,7 150.46 61.1 38.9

172.57 57.2 42.8

194.69 53.0 47.0

216.80 48.9 51.1

Согласно результатам испытаний на ЭП№1 свыше 75% общей осадки жесткого штампа локализуется в приповерхностном слое глубиной 0,6 метра, равном 0,5Э. Полное затухание деформаций происходит на глубине, незначительно превышающей 20. Для фундамента-оболочки свыше 60% общей

осадки локализуется в приповерхностном слое глубиной 0,4 метра, равном 0,3D, на глубине, равной D, локализуется до 75% общей осадки. Полное же затухание происходит на глубине 1,4D.

Нелинейная связь между нагрузкой и деформациями в грунте основания отмечена как для жесткого штампа, так и для фундамента-оболочки. Однако схожесть в затухании вертикальных деформаций лишь качественная, количественно отличаясь более чем в 3 раза.

Изолинии вертикальных перемещений и напряжений для точек грунта в активной зоне основания фундамента-оболочки (рис. 14) построены при помощи геоинформационной системы Golden Software Surfer 8.

-------------------------------------------О

-600

—J200

0.51)

-1800

-2400

i>,®

-3000

-3600

1,5»

-4200

-2000 -1500 -1000 -500 0 600 1200 1800

«,гя> в,я» е,"5Е>

Рис. 14. Характер распространения вертикальных напряжений и перемещений в

основании фундамента-оболочки при среднем давлении рср - 216,8кЛа на ЭП№2

Установлено, что максимальные перемещения в основании под кольцевым ребром фундамента-оболочки имеют локальную зону распространения, в пределах 0,30 или 3,6Ь (где Ь - ширина ребра). При этом более 70% осадки фундамента-оболочки происходит за счет деформации основания в пределах 0,5Б.

Максимальные значения напряжений также имеют локальный характер, возникая только под опорным кольцом, однако оказываются слегка вытянутыми к оси симметрии конструкции ввиду формирования уплотненного грунтового ядра под оболочкой. Напряжения, возникающие в грунте под оболочечной частью, неравномерны с убыванием по кривизне в силу неравномерности возникающих контактных напряжений.

Большая неравномерность как напряжений, так и деформаций в приповерхностном слое глубиной, не превышающей 0,ЗБ, связана с неполной включенностью в работу оболочечной части, с существенно меньшими осадками оболочечной части по сравнению с опорным кольцом. Такое различие в НДС под

частями конструкции фундамента-оболочки объясняется шарнирным сопряжением этих частей, являющимся границей перехода от больших напряжений и перемещений к значительно меньшим.

В четвертой главе произведено численное моделирование работы фундаментов-оболочек, проведенное в программе Р1ах15 8.x в осесимметричной постановке задачи с использованием упругопластической модели Мора-Кулона, и предложена методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

В качестве моделей фундаментов-оболочек, реализованных в численном расчете, были приняты точные геометрические копии фундаментов, работа которых была исследована в полевых условиях.

В качестве основной деформационной характеристики грунтового основания в расчетах использовались штамповые модули деформации, определенные различным способом. Глубина сжимаемой толщи в модели определялась либо по экспериментальным данным, либо методом послойного суммирования по СНиП.

Установлено, что осадки, полученные в результате численного моделирования, при использовании различных методов определения штампового модуля деформации грунта и различных ограничений глубин сжимаемой толщи, оказываются завышенными по сравнению с фактическими осадками фундамента-оболочки более чем на 50%. Это говорит о том, что происходит повышение надежности работы основания в силу характерных особенностей конструкции фундамента-оболочки, вызывающих благоприятное распределение контактных давлений, что не учитывается численным решением.

В подтверждении результатов, свидетельствующих о снижении деформативности основания,

нагруженного фундаментом-

оболочкой, было произведено расчетное увеличение жесткости основания путем умножения компрессионного модуля деформации как на коэффициент перехода О.И. Игнатовой, так и на корректировочный коэффициент для каждого слоя грунта - Е = тхтгЕк. Ограничение расчетной глубины сжимаемой толщи было принято согласно экспериментальным данным.

Использование «увеличенного» модуля деформации позволяет с точностью до 12% описать осадки фундамента-оболочки при шарнирном, без зазора, сопряжении оболочечной части и опорного кольца с основанием вплоть до предельного критического

Рср, кПа

0 50 100 150 200

кольцо

—•— Экспериментальные данные. Центр оболочки

- • Численное моделирование. Опорное

кольцо

- -о- ■ Численное моделирование. Центр

оболочки

Рис. 15. График зависимости осадки от нагрузки на ЭП№ 1.

давления (рис. 15). Однако близкое соответствие расчетного графика осадки экспериментальному не является мерой достоверности численного представления напряженно-деформированного состояния грунтового основания по глубине.

В результате сравнения расчетного взаимодействия фундамента-оболочки и жесткого штампа с основанием выявлено, что прогнозирование как напряженно-деформированного состояния грунтового основания, так и значений осадок фундамента-оболочки численным методом с использованием модели Мора-Кулона незначительно отличается от работы жесткого штампа за исключением приповерхностного слоя.

Предложена методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании. В основу методики расчета положена теория осесимметричной деформации пологой сферической оболочки, разработанная В.З. Власовым, при этом основание моделируется одним коэффициентом постели, растягивающие напряжения воспринимаются только армирующим элементом.

Расчетная схема представлена на рисунке 16. При условии, что из-за конструктивных особенностей фундамента армированием оболочечной части воспринимаются только продольные усилия, было получено дифференциальное уравнение изгибной деформации осесимметричного фундамента-оболочки на упругом основании:

DV2 V2w + bv = — (3) R

,где w = w(p,6) - нормальное перемещение оболочки, V2 -дифференциальный оператор второго порядка, D - цилиндрическая жесткость бетонной оболочки, Nr - усилие растяжения, возникающее в армирующем элементе, R - радиус поверхности оболочки.

Определены краевые условия при r = r0: P-kbw-Nr sina = 0; Mr- 0; М0 = 0; v(p,0) = 0, а так же при г = 0: Q,=0; QB = 0; Nr=Ne\ Мв=Мг.

Процесс решения

дифференциального уравнения

реализован численно с помощью оригинального продукта,

разработанного в среде Delphi для ЭВМ.

Установлено, что использование данной методики расчета осесимметричных фундаментов-оболочек на упругом основании позволяет с точностью до 15% описать осадки фундамента, а также позволяет производить расчет необходимого армирования оболочечной конструкции, так как усилия в оболочке также являются результатами расчета.

В пятой главе приведено технико-экономическое сравнение использования традиционных фундаментов и пологих вогнутых по отношению к грунту оболочек для здания гражданского назначения с равномерной сеткой колонн.

Применение фундаментов-оболочек позволяет снизить сметную стоимость нулевого цикла строительства на 16% по отношению к плоским тонким плитам, а также снизить стоимость материальных ресурсов, затраты на эксплуатацию машин, продолжительность возведения фундамента и значения осадок. Возведение фундаментов-оболочек позволяет сократить время работы машин и механизмов и тем самым снижает количество вредных выбросов в атмосферу. Несмотря на 17% возрастание затрат труда и 11% увеличение заработной платы, использование данных фундаментов дает существенный экономический эффект.

Разработана технологическая карта и поэтапная технология устройства исследуемых фундаментов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Вогнутая по отношению к грунту криволинейная подошва штампа с критерием пологости//1= 1/8 позволяет уменьшить в 1,5 раза конечную осадку на грунтовом основании из мягкопластичного суглинка по сравнению со штампом с плоской подошвой. При погружении штампа с круговой криволинейной подошвой образуется шарообразная зона уплотнения с радиусом, равным кривизне подошвы. Области предельного состояния грунта в основании, нагруженном криволинейной подошвой штампа, развиваются значительно медленней, чем под штампом с плоской подошвой, что позволяет значительно уменьшить деформируемость основания и нагружать его до величины предельного критического давления р** без признаков «срыва» и нестабилизирующегося деформирования грунта.

2. Использование криволинейной бетонной тонкостенной конструкции с внутренним или поверхностным армированием неметаллическими высокопрочными волокнами позволяет применять фундаменты-оболочки на грунтовом основании, работающие на растяжение, что проблематично для стальной арматуры по соображениям коррозионной стойкости. При этом оболочечная часть фундамента работает более упруго, имеет повышенную жесткость по сравнению с железобетонной и не требует поперечного армирования.

3. Криволинейная поверхность фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, при периметральном нагружении формирует выраженное объемно-напряженное состояние грунта в активной зоне основания и значительно увеличивает зону практически линейной работы фундамента, вплоть дор**, и тем самым снижает величину осадки на грунтовом основании в виде мягко- и тугопластичных суглинков. Для фундаментов-оболочек характерна седлообразная эпюра контактных давлений, не имеющая существенной трансформации в процессе увеличения внешней нагрузки на основание. Фактическая глубина сжимаемой толщи основания для крупномасштабных моделей на естественном основании равна 1,40 фундамента, при этом более 70% осадки происходит за счет деформации основания в пределах 0,5Э. Для лучшей совместной работы оболочки и опорного кольца сопряжение должно быть шарнирным, без зазоров. Схема армирования должна четко отвечать полю растягивающих напряжений.

4. Осадки, полученные в результате численного моделирования, с использованием стандартных методов определения штампового модуля деформации грунта и ограничения глубины сжимаемой толщи, оказываются завышенными по сравнению с фактическими осадками фундамента-оболочки более чем на 50%. При расчете осадок фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к фунту, в расчетных комплексах типа Plaxis, следует использовать «увеличенный» модуль деформации Е = т]-т2 - Ек, косвенно отражающий повышенную жесткость основания в активной зоне и глубину сжимаемой толщи, равную 1,4D фундамента-оболочки.

5. Предложена методика расчета осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании, позволяющая с точностью до 15% описывать осадки фундамента-оболочки вплоть до нагрузок, равных предельному критическому давлению, и определять напряженно-деформированное состояние конструкции фундамента. Предложенная методика расчета выполнена в среде Delphi и реализована в оригинальной программе для ЭВМ.

Основные опубликованные работы по теме диссертации

Статьи в изданиях рекомендованных ВАК

1. Мельников, Р. В. Применение неметаллических материалов в качестве основного армирования бетонных изгибаемых балок / Я. А. Пронозин, В. Ф. Бай, Ю. В. Зазуля, Р. В. Мельников// ПГС: науч. техн и произв. журн.- 2009 - №7 - С. 60-61.

2. Мельников, Р. В. Результаты экспериментально-теоретических исследований взаимодействия осесимметричного фундамента-оболочки с грунтовым основанием / Я. А. Пронозин, Р. В. Мельников // Известия вузов. Строительство: науч.-теор. журн. - 2010,- №5 - С. 114-119.

3. Мельников, Р. В. Влияние поверхности нагружения на напряженно-деформированное состояние глинистого грунта нарушенной структуры / Я. А. Пронозин, Р. В. Мельников //Вестник МГСУ: науч.-теор. журн. - 2010.- №2,— С. 169-175.

Публикации в других изданиях

4. Мельников, Р. В. Применение неметаллической арматуры в фундаментостроении / Я. А. Пронозин, Ю. В. Зазуля, Р. В. Мельников // Сб. матер. Веер, науч.-прак. конф.: Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири - Тюмень: 2007г.- С. 169-173.

5. Мельников, Р. В. Исследование взаимодействия моделей фундаментов оболочек с грунтовым основанием / Я. А. Пронозин, Ю. В. Зазуля, Р. В. Мельников // Тр. Междун. конф.: Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений. - Пермь: 2007г.- С. 201-207.

6. Мельников, Р. В. О прогнозе развития вертикальных деформаций основания, нагруженного жестким штампом и фундаментами-оболочками / Я. А. Пронозин, Ю. В. Зазуля, Р. В. Мельников II Сб. матер. Веер, науч.-прак. конф.: Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири - Тюмень: 2008г.- С. 45-48.

7. Мельников, Р. В. Исследование работы жестких штампов с различным видом контактной поверхности на глинистом основании / Я. А. Пронозин, Р. В. Мельников // Сб. матер. IX научн. конф. мол. уч., аспир. и соиск. ТюмГАСУ-Тюмень: РИО ТюмГАСУ, 2010г.- С. 111-114.

8. Мельников, Р. В. Использование метода фотограмметрии для определения областей предельного состояния грунта / Я. А. Пронозин, Р. В. Мельников, Л. Р. Епифанцева // Городские агломерации на оползневых территориях: матер. V Межд- науч. конф-Волгоград, 2010г.-С. 448-454.

9. Мельников, Р. В. Определение областей предельного состояния грунта при ступенчатом нагружении штампами / Р. В. Мельников И Сб. матер. Веер, науч.-прак. конф.: Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири - Тюмень: 2010г.- С. 111-114.

Ю.Мельников, Р. В. Эффективные фундаменты в виде оболочек для круглых в плане сооружений / Р. В. Мельников // Актуальные вопросы геотехники при решении сложных задач нового строительства и реконструкции: сб. тр. научн.-тех. конф - СПб: 2010г.- С. 112-115.

Патенты

1. Пат. 2380483 Российская Федерация, МПК5' Е 02 Б 27/00/ Фундамент / Пронозин Я. А., Мельников Р. В.; опубл. 27.01.2010 Бюл. №3.

2. Пат. 2380484 Российская Федерация, МПК51 Е 02 Б 27/01/ Фундамент / Пронозин Я. А., Мельников Р. В.; опубл. 27.01.2010 Бюл. №3.

3. Пат. 2393297 Российская Федерация, МПК51 Е 02 Б 27/01/ Фундамент / Пронозин Я. А., Мельников Р. В., Порошин О.С.; опубл. 27.06.2010 Бюл. №18.

Изд. лицензия № 02884 от 26.09.2000. Подписано в печать 20.01.2011. Формат 60x90/16. Печать цифровая. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,31. Тираж 150 экз. Заказ № 709.

РИО ТюмГАСУ, 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ФУНДАМЕНТЫ-ОБОЛОЧКИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

ИСТОРИЯ ИХ РАЗВИТИЯ И ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Применение оболочек в качестве элементов фундаментов зданий и сооружений.

1.1.1. История развития фундаментов-оболочек.

1.1.2. Классификация фундаментов-оболочек.

1.2. Исследования фундаментов-оболочек.

1.2.1. Исследование работы конструкции фундамента-оболочки.

1.2.2. Исследование взаимодействия фундамента-оболочки с грунтом основания.

1.3. Применение композиционных материалов с фиброй (КМФ) в строительстве. 33 1.3.1. Общие положения. 33 1.3.2 История применения композиционных материалов (КМФ) в строительстве.

1.3.3. Свойства композиционных материалов с фиброй (КМФ).

1.4. Выводы по главе I.

1.5. Задачи диссертационной работы.

ГЛАВА II. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ МОДЕЛЕЙ ФУНДАМЕНТОВ С РАЗЛИЧНОЙ ФОРМОЙ ПОДОШВЫ НА ГЛИНИСТОМ ОСНОВАНИИ И БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, АРМИРОВАННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫМИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВОЛОКНАМИ.

2.1. Задачи экспериментов.

2.2. Исследование взаимодействия моделей фундаментов с глинистым грунтом. 43 2.2.1. Методика проведения экспериментов.

2.2.2 Деформируемость основания штампов.

2.2.3. Определение деформаций грунта в основании моделей фундаментов.

2.2.4. Нахождение относительных линейных и угловых деформаций грунта основания.

2.2.5. Нахождение областей предельного состояния грунта в основании штампов.

2.2.6. Выводы по результатам исследования взаимодействия моделей фундаментов с глинистым грунтом.

2.3. Исследование работы бетонных конструкций армированных высокопрочными неметаллическими волокнами.

2.3.1. Методика проведения экспериментов.

2.3.2. Результаты лабораторных исследований работы бетонных конструкций армированных высокопрочными неметаллическими волокнами.

2.3.3. Выводы по результатам исследование работы бетонных конструкций армированных высокопрочными неметаллическими волокнами.

2.4. Выводы по главе II.

ГЛАВА III. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК С ГЛИНИСТЫМ ОСНОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО СЛОЖЕНИЯ.

3.1. Площадка проведения исследований и задачи экспериментов.

3.2. Порядок проведения натурных экспериментов.

3.2.1. Технология изготовления конструкций исследуемых фундаментов.

3.2.2. Приборы и оборудование.

3.2.3. Порядок проведения натурных экспериментов.

3.3. Результаты натурных экспериментов. 102 3.3.1. Деформируемость оснований исследуемых фундаментов.

3.3.2. Характер распределения контактных давлений исследуемых фундаментов.

3.3.3. Оценка напряженно-деформированного состояния основания исследуемых фундаментов. 112 3.4. Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. РАСЧЕТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ФУНДАМЕНТА-ОБОЛОЧКИ С ГРУНТОВЫМ ОСНОВАНИЕМ.

4.1. Численное моделирование взаимодействия пологого осесимметричного фундамента-оболочки с грунтовым основанием.

4.1.1. Исходные данные.

4.1.2. Результаты численного моделирования работы фундамента-оболочки на экспериментальной площадке № 1.

4.1.3. Результаты численного моделирования работы фундамента-оболочки на экспериментальной площадке №2.

4.2. Методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

4.2.1. Основные дифференциальные зависимости теории пологой сферической оболочки.

4.2.2. Дифференциальное уравнение сферической оболочки на упругом основании.

4.3. Сравнение численных расчетов осесимметричного фундамента-оболочки с экспериментальными данными.

4.4. Выводы по результатам IV главы.

ГЛАВА V. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХЫХ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК.

5.1. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента 9-и этажного жилого дома в г. Тюмени.

5.2. Технология устройства осесимметричных фундаментов-оболочек.

5.3. Выводы по главе V. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ПРИЛОЖЕНИЯ.

Актуальность задачи.

Обширность территории и особенности генезиса грунтов являются причиной весьма разнообразных инженерно-геологических условий в Тюменской области. При этом почти всегда грунтовые напластования отличаются высокой сложностью с точки зрения использования их в качестве оснований для устройства на них фундаментов. К основным особенностям следует отнести весьма значительную неоднородность литологического состава по глубине и в плане и высокую обводненность. Как правило, на глубине 8-10 метров от поверхности можно выделить 4-6 и более инженерно-геологических элементов, зачастую различного происхождения и вида. Большинство грунтов имеют низкую несущую способность и высокую деформативность при восприятии внешних нагрузок. По строительной классификации они относятся к слабым, зачастую одновременно по трем основным показателям: по модулю деформации Е, по расчетному сопротивлению Я, по степени влажности ¿V

Эти обстоятельства не всегда позволяют эффективно использовать типовые решения в виде ленточного, плитного или свайного-фундаментов для зданий и сооружений различного назначения и вынуждают инженеров прибегать к поиску новых конструктивных решений и расчетных схем оснований и фундаментов.

В связи с этим актуальной задачей является повышение эффективности фундаментостроения, т.е. снижение материальных и трудовых затрат, повышение надежности, уменьшение сроков строительства, снижение ущерба для окружающей среды. Эффективным путем для решения этой задачи является применение новых конструктивных форм и прогрессивных материалов. Для зданий с регулярной конструктивной схемой и осесимметричных сооружений, таких как дымовые и промышленные трубы, башни, градирни и т.д., это может достигаться применением фундаментов-оболочек, представляющих собой опорный контур, на который опирается сооружение, и тонкостенную криволинейную оболочку, вовлекающую в работу весь массив грунта под сооружением.

Фундаменты-оболочки в ряде случаев по отношению к традиционным видам плитных фундаментов обладают меньшей ресурсоемкостью и стоимостью, работают на меньших осадках, обладают свойством перераспределения внутренних усилий в конструкции, приспосабливаемости к внешним нагрузкам и высоким уровнем надежности.

Однако возможные формы поверхностей фундаментов-оболочек настолько разнообразны как по геометрическому, так и по конструктивному признаку, что обладают принципиальными особенностями во взаимодействии с грунтовым основанием. Эффект повышения несущей способности и снижения деформативности основания наиболее выражен для выгнутых вверх поверхностей (вогнутых по отношению к грунту). Так, при формировании выгнутой вверх поверхности фундамента нормальные контактные напряжения ориентируются и концентрируются в области оси симметрии нагружаемой площади, а контактные силы трения »направлены по образующей'кривой, что стесняет горизонтальные перемещения грунта из-под нагружаемой площади и тем самым повышает жесткость основания.

Основным препятствием к активному внедрению таких фундаментов является их склонность к трещинообразованию в растянутой железобетонной оболочке и, как следствие, коррозия арматуры. Одним из вариантов ликвидации данного недостатка является применение неметаллической арматуры на основе композиционных материалов с фиброй - КМФ.

В настоящее время активно используются неметаллические высокопрочные материалы для усиления железобетонных элементов и конструкций. Они обладают рядом существенных преимуществ по отношению к традиционным видам усиления. Однако в литературе практически отсутствуют варианты использования композиционных материалов с фиброй (КМФ) в качестве основной рабочей арматуры. Это направление имело некоторый всплеск работ в 80-ых годах XX века, посвященных использованию стеклоарматуры в качестве рабочей для изгибаемых элементов строительных конструкций, однако не получило распространения из-за относительно низкого модуля упругости стекловолокон по отношению к стали, а также проблемы сцепления армирующих стержней с бетоном, обеспечивающего их совместную работу.

Внедрение в практику строительства пологих осесимметричных фундаментов-оболочек, армированных неметаллической арматурой, стойкой к коррозии, позволит сократить затраты на возведение фундаментов для круглых в плане зданий и сооружений, передающих значительные нагрузки на грунтовое основание, либо зданий гражданского назначения с регулярной сеткой колонн или стен.

Объект исследования: осесимметричные пологие фундаменты-оболочки на грунтовом основании, сложенном пылевато-глинистыми грунтами, работающие преимущественно на растяжение с армированием оболочечной части неметаллической арматурой.

Предмет исследования: напряженно-деформированное состояние грунтового основания и осесимметричных пологих фундаментов-оболочек, армированных высокопрочными волокнами, в процессе их силового взаимодействия.

Цель диссертационной работы: экспериментально-теоретические исследования взаимодействия пологих осесимметричных фундаментов-оболочек, армированных неметаллической арматурой, с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами.

Задачи исследований: - выявить особенности взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту поверхностью с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- определить возможность использования в качестве оболочечной части фундамента бетонной тонкостенной конструкции, армированной высокопрочными волокнами;

- определить параметры напряженно-деформированного состояния грунтового основания естественного сложения при взаимодействии его с пологим осесимметричным фундаментом-оболочкой;

- выполнить анализ и границы применимости существующих расчетных моделей грунта для описания напряженно-деформированного состояния основания и прогноза осадок пологого осесимметричного фундамента-оболочки;

- разработать методику расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены особенности взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту поверхностью с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- доказана возможность использования неметаллических волокон в качестве основного армирования тонкостенной конструкции в составе фундамента-оболочки;

- выявлены закономерности взаимодействия осесимметричных фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, с основанием сложенным пылевато-глинистыми грунтами от полутвердой до мягкопластичной консистенции;

- разработана методика расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

Достоверность защищаемых положений обеспечивается:

- использованием в работе методов исследования, основанных на применении современных представлений о механике деформирования грунтов;

- выполнением экспериментальных исследований с помощью современных апробированных контрольно-измерительных цифровых комплексов, тарированных первичных преобразователей и поверенных приборов;

- сравнением полученных в работе' результатов с данными других исследований;

- сопоставлением результатов численных и аналитических решений с данными натурных экспериментов.

Практическая ценность работы заключается: в экономической эффективности использования в инженерной практике пологих осесимметричных фундаментов-оболочек для круглых в плане сооружений, таких как дымовые и промышленные трубы, башни, градирни и т.д., а также зданий с регулярной конструктивной системой; в разработке инженерной методики расчета пологих осесимметричных фундаментов-оболочек на грунтовом основании.

Реализация работы

Результаты исследований реализованы:

- в проекте реконструкции зданияТюменской государственной академии культуры, искусств и социальных технологий (ТГАКИСТ) по адресу: улица Республики, 19 г. Тюмени;

- в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете (ТюмГАСУ) при выполнении дипломных проектов по специальности 270102 — «Промышленное и гражданское строительство».

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири" (г. Тюмень 2008, 2009), на VII, VIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ (г. Тюмень 2008, 2009), на конференции по геотехнике для молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения» (г. Санкт-Петербург 2010), на V Международной конференции по геотехнике «Городские агломерации на оползневых территориях» (г. Волгоград 2010).

Личный вклад автора состоит:

- в подготовке экспериментальной базы для проведения исследований;

- в проведении и получении результатов лабораторных и натурных экспериментальных исследований, их анализе и обобщении;

- в выполнении численного моделирования взаимодействия фундамента-оболочки с грунтовым основанием;

- в разработке методики расчета пологого осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании.

На защиту выносятся:

- результаты лабораторных исследований взаимодействия штампа с вогнутой по отношению к грунту поверхностью с основанием, сложенным пылевато-глинистыми грунтами;

- результаты лабораторных исследований работы бетонных балок, армированных углеродным волокном в качестве основной рабочей арматуры;

- результаты полевых исследований взаимодействия осесимметричных пологих фундаментов-оболочек с армированием оболочечной части неметаллической арматурой в виде углеродного волокна с грунтовым основанием, сложенным глинистыми грунтами;

- результаты численного моделирования работы осесимметричного пологого фундамента-оболочки на грунтовом основании;

- методика расчета пологой осесимметричной фундамент-оболочки на грунтовом основании.

Публикации. По результатам работы опубликовано 10 научных статей, 3 из которых в изданиях из перечня ВАК, получены 3 патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Работа

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Вогнутая по отношению к грунту криволинейная подошва штампа, с критерием пологости /Л = 1/8 позволяет уменьшить в 1,5 раза конечную осадку на грунтовом основании из мягкопластичного суглинка по сравнению со штампом с плоской подошвой. При погружении штампа с круговой криволинейной подошвой образуется шарообразная зона уплотнения с радиусом, равным кривизне подошвы. Области предельного состояния грунта в основании, нагруженном криволинейной подошвой штампа, развиваются значительно'Медленней, чем под штампом с плоской подошвой, что позволяет значительно уменьшить деформируемость основания и нагружать его до величины предельного критического давления р** без признаков «срыва» и нестабилизирующегося деформирования грунта.

2. Использование криволинейной бетонной тонкостенной конструкции с внутренним или поверхностным армированием неметаллическими высокопрочными волокнами позволяет применять фундаменты-оболочки на грунтовом основании, работающие на растяжение, что проблематично для стальной арматуры по» соображениям коррозионной стойкости. При этом оболочечная часть фундамента работает более упруго, имеет повышенную жесткость по сравнению с железобетонной и не требует поперечного армирования.

3. Криволинейная поверхность фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, при периметральном нагружении формирует выраженное объемно-напряженное состояние грунта в активной зоне основания и значительно увеличивает зону практически линейной работы фундамента, вплоть до р**, и тем самым снижает величину осадки на грунтовом основании в виде мягко- и тугопластичных суглинков. Для фундаментов-оболочек характерна седлообразная эпюра контактных давлений, не имеющая существенной трансформации в процессе увеличения внешней нагрузки на основание. Фактическая глубина сжимаемой толщи основания для крупномасштабных моделей на естественном основании 1,4D фундамента, при этом более 70% осадки происходит за счет деформации основания в пределах 0,5D. Для лучшей совместной работы оболочки и опорного кольца сопряжение должно быть шарнирным, без зазоров. Схема армирования должна четко отвечать полю растягивающих напряжений.

4. Осадки, полученные в результате численного моделирования с использованием стандартных методов определения штампового модуля деформации грунта и ограничения глубины сжимаемой толщи, оказываются завышенными по сравнению с фактическими осадками фундамента-оболочки более чем на 50%. При расчете осадок фундаментов-оболочек, вогнутых по отношению к грунту, в расчетных комплексах типа Plaxis следует использовать «увеличенный» модуль деформации Е = тх ■ т2 ■ Ек, косвенно отражающий повышенную жесткость основания в активной зоне и глубину сжимаемой толщи, равную 1,4D фундамента-оболочки.

5. Предложена методика расчета осесимметричного фундамента-оболочки на грунтовом основании, позволяющая с точностью до 15% описывать осадки фундамента-оболочки вплоть до нагрузок, равных предельному критическому давлению, и определять напряженно-деформированное состояние конструкции фундамента. Предложенная методика расчета выполнена в среде Delphi и реализована в оригинальной программе для ЭВМ.

162

1. Александрович, В.Ф. Круглый штамп на упругопластическом уплотняющемся основании/ В.Ф. Александрович, В.Г. Федоровский// Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Сб. НПИ Новочеркасск 1979 - 35-44 С.

2. Ашихмин, О.В. Взаимодействие плитно-ребристых фундаментов на свайных опорах с глинистым грунтом основания: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.02/ О.В. Ашихмин; ТюмГАСУ. Тюмень, 2008. - 24 С.

3. Балюра, М.В. Экспериментальное исследование горизонтальных перемещений в основании жесткого штампа: автореф. дисс. . канд. техн. наук: 05.23.02/М.В. Балюра-Новочеркасск, 1975.-27 С.

4. Баранов, Д.С. О погрешностях при измерении давления в грунтах/ Д.С. Баранов// Основания, фундаменты и механика грунтов. —1962. -№2.

5. Березанцев, В.Г. Некоторые задачи теории предельного сопротивления грунтов нагрузке: автореф. дисс. .докт. техн. наук: 05.23.02/ В.Г. Березанцев Ленинград, 1949.

6. Болдырев, Г.Г. Деформация песка в основании полосового штампа/ Г.Г. Болдырев, Е.В. Никитин // Основания, фундаменты и механика грунтов. №1, 1987. - С. 26-28.

7. Ванюшкин, С.Г. Особенности взаимодействия многоволновых фундаментов — оболочек с основанием: автореф. дисс. . канд. техн. наук: 05.23.02/ С.Г. Ванюшкин.-Днепропетровск, 1985.

8. Власов, В. 3¿ Балки, плиты и оболочки на упругом основании/ В. 3. Власов, Н. Н. Леонтьев. М.: Физматгиз, 1960. - 490 С.

9. Галашев; Ю.В. Упругопластические деформации в песчаном основании круглого штампа: автореф. дис. . канд. техн: наук: 05.23.02/ Ю.В, Галашев; Новочеркасск, 1986.-24 С.

10. Гончаров, Б. В. Фундаменты-оболочки на вытрамбованном грунтовом основании/ Б.В. Гончаров, A.B. Рыбаков// Основания, фундаменты, и механика грунтов. 2001. -№5. -17-20 С.

11. Гончаров, Ю.М. Новая конструкция фундамента-оболочки для вечномерзлых грунтов/ Ю.М. Гончаров, Г.В. Шарапов, В.Г. Тарасюк// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983. - №2. - 13-16 С.

12. Горбунон-Пиеадов, М.И. Устойчивость фундаментов на песчаном основании/ М.И. Горбунов-Пасадов М. Госстройиздат, 1962.

13. Горбунов-Посадов, М.И: О совместной работе оснований и сооружений/ М.И. Горбунов-Посадов, G.C. Давыдов// Генеральные доклады VIII' Международного , конгресса по механике грунтов и фундамситостроению. Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1975. - 192 С.

14. Горбунов-Посадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании/ М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова, В.И. Соломин М::. Стройиздат, 1984. ,

15. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения-характеристик прочности и деформируемости.

16. ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.

17. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

18. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических.характеристик.

19. ГОСТ 8829-94. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости.

20. Гусак, A.A. Справочник по Высшей математике. 2-е изд/ A.A. Гусак, Г.М. Гусак, Е.А. Бричников// Мн. Тетрасистемс, 2000 640 С.

21. Далматов,' Б.И. Определение осадок фундаментов с учетом изменения модуля деформации глинистого грунта в зависимости от напряженного состояния/ Б.И. Далматов, В.М. Чикишев// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1984. - №1. - 2-5 С.

22. Дидух, Б.Н. О построении теории пластического упрочнения грунта/ Б.Н. Дидух, В.А. Иоселевич// Известия АН СССР. Механика твердого тела, 1970.- №2.

23. Дмитриев, Л.Г. Вантовые покрытия. Расчет и конструирование. Изд. 2-е, переработанное и дополненное/ Л.Г. Дмитриев, A.B. Касилов// Киев: Буд1вельник, 1974.-242 С.

24. Довнарович, C.B. Пределы применимости линейного расчета осадок фундаментов и предельные давления/ C.B. Довнарович// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1994. — №3. 16-20 С.

25. Егоров, К.Е. Начальная критическая нагрузка на грунт в случае круглого фундамента/ К.Е. Егоров, Т.И. Финаева// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1984. №6. - 26-27 С.

26. Елизаров, С.А. Критерии несущей способности и различные фазы деформирования основания/ С.А. Елизаров, М.В. Малышев// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1993— №4 — 2-5 С.

27. Елизаров, С.А. Локализация деформаций и-разрушение песчаного грунта в основании полосового штампа/ С.А. Елизаров, B.C. Копейкин, В.М. Демкин, A.C. Саенков// Межвузов. Сборник. Йошкар-Ола - 1989 - 50-54 С.

28. Есипов, A.B. Взаимодействие микросвай с грунтовым основанием при усилении фундаментов: автореф. дисс. . канд. техн. наук: 25.03.02/ A.B. Есипов, ТюмГАСА Тюмень, 2002. - 25 С.

29. Иванов, В.Е. Экспериментальное исследование работы грунтового основания коробчатого фундамента при действии вертикальных нагрузок/ В.Е. Иванов, А.П. Криворотов// Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1969. - №7.

30. Игнатова, О.И. Корректировка значений модулей деформации глинистых грунтов пластичной консистенции, определенных на компрессионных приборах/ О.И. Игнатова// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1968. - №2.

31. Клочков, Ю.В. Расчет фундаментов-оболочек с ветвящимся меридианом на упругом основании методом конечных элементов/ Ю.В. Клочков, А.П. Николаев//Вестник ВолГАСУ. Строительство и архитектура. -2009. -№13 (32). -19-24 С.

32. Коновалов, П.А. Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований. Научное издание/ П.А. Коновалов, P.A. Мангушев, С.Н Сотников, A.A. Землянский, А.А Тарасенко — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009.-336 С.

33. Малышев, М.В. Теоретические и экспериментальные исследования несущей способности песчаного основания. М.: Изд-во ВНИИ ВОДГЕО, 1953.- 97 С.

34. Маслов, H.H. Основы механики грунтов и инженерной геологии/ H.H. Маслов М.: Высшая школа, 1968. - 631 С.

35. Незаглубленные пространственные фундаменты для строительства в Тюменской области/ Строительство трубопроводов. -1979.-№5.-15-16 С.

36. Никитин, В.М. Экспериментальное исследование деформированного состояния оснований методом муаров/ В.М. Никитин, Н.С. Несмелов// Основания, фундаменты и механика грунтов. № 3 - 1973. -11-13 С.

37. Пат. № 2101420 РФ МКИ 6 Е 02 D 27/28. Способ возведения фундамента-оболочки/ A.B. Рыбаков, Б.В. Гончаров, B.JI. Коган, В.В. Коган -Опубл. 10.01.98. Бюл. №1 (II ч).

38. Перов, В.П. Исследования работы моделей свай в многослойном основании при действии горизонтальной нагрузки/ В.П. Перов// Механика грунтов, основания и фундаменты. Сборник научных трудов ЛИСИ 1976— №112.-20-26 С.

39. Сечи, К. Современные конструкции и методы возведения фундаментов/ К. Сечи. Budapest, 1963.

40. Сильченко, П.Н. Разработка вопросов расчета фундаментов в виде оболочек методом начальных параметров: дис. . канд. техн. наук/ П.Н. Сильченко. М., 1977.

41. СНиП 2.02.01- 83*. Основания зданий и сооружений. М.: 1995.

42. Современные методы описания механических свойств грунтов: Обзор. М.-1985.-73 С.

43. Тер-Мартиросян, З.Г. Механика грунтов/ З.Г. Тер-Мартиросян. — М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2005. 488 С.

44. Тетиор, А.Н. Об устойчивости оснований, под фундаментами с криволинейной формой подошвы/ А.Н. Тетиор// Известия высших учебных заведений: Строительство и архитектура. — 1969. — №5. — 3 С. .

45. Тетиор, А.Н. Фундаменты-оболочки для промышленных зданий/ А. Н. Тетиор// Промышленное строительство. — 1965.-№12.-11-12 С.

46. Тетиор, А.Н. Фундаменты-оболочки/ А.Н. Тетиор, А.Г. Литвииенко. — М.: Стройиздат, 1975. 135 С.

47. Технологическая карта материала. Издание 23.08.2006.'

48. Технологическая карта. Издание 26/04/2005. ID № 02 04 01 02 001 0 ОООхх. SikaWrap@-530C (VP). ' !

49. Федоровский, В.Г. Осадки круглых и кольцевых фундаментов: прогноз и сопоставление с данными натурных наблюдений/ В.Г. Федоровский; М.П. Дохлянский// Тр: II Балт. конф. по. мех. гр: и фундаментостроению, Т.2.—Таллин. 1988. - 99-106 С.

50. Флорин, В.А. Основы механики грунтов. Том 1/ В.А. Флорин — Л.: Госстройиздат, 1959. 360 С.

51. Цытович, H.A. Механика грунтов/ H.A. Цытович Госстройиздат, 1963.-637 С.

52. Чуватов, В.В. Расчет пластинок на прочность и устойчивость методом сеток Свердловск: Издание УПИ, 1972.

53. Шилин, А.А Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами / А.А. Шилин, В.А. Пшеничный, Д.В. Картузов. М.: ОАО Издательство "Стройиздат", 2004. - 144 С.: ил.

54. Широков, В.Н. Напряженное состояние и перемещение весомого нелинейно деформируемого грунтового полупространства под круглым жестким штампом/ В.Н. Широков, В.И. Соломин, М.В. Малышев// Основания, фундаменты и механика грунтов - 1970 —№1- 2-5 С.

55. Abdel-Rahman, М.М. Ultimate bearing capacity of triangular shell strip footings on sand/ M.M. Abdel-Rahman, A.M. Hanna.- M. Eng. thesis, Dept. of Civil Engrg., Concordia University, Montreal, Quebec, Canada, 1987.

56. Agarwal, K.B. Soil structure interaction, in shell foundations/ K.B. Agarwal, R.N. Gupta// Proc. Int. Workshop Soil Structure Interaction, University of Roorkee, India.- 1983.- № 1.- 110-112 C.

57. Anderson, A.R: Precast, prestressed stadium floats on hyperbolic-paraboloids/ A.R. Anderson// Engrg. News Record. -I960,- №164 (7).- 62-63 C.

58. Anon. R.C. Shells in roof & foundations of factory buildings/ Anon// Bull. Int. Ass. Shell and Spatial Structures. -1965. -№22.- 55-58 C.

59. Candela, F. Structural applications of hyperbolic paraboloidal shells/F. Candela// J.ACI. -1955. №26 (5). - 397-415 C.

60. Chen, Wai-Fah. Limit Analysis and Soil Plasticity/ Wai-Fah Chen. p. cm. Reprint. Originally published: Amsterdam :Elsever, 1975. J. Ross Publishing Classics Series. EngineeringPro collection. 2007.- 638 C.

61. Ciesielski, R. Shell foundations for tower-shaped structures/ R. Ciesielski// Proc. Symp. Tower Shaped Steel Reinforced Concrete Structures, Bratislava, Czechoslovakia. -1966 337-346 C.

62. Dierks, K. Zum Verhalten von Kegelschalenfundamenten unter zentrischer und exzentrischer Belastung/ K. Dierks, N.P. Kurian// Bauingenieur-1981.-№56 (2).-61-65 C.

63. Enriquez, R.R. A new project for Mexico City/ R.R. Enriquez, A. Fierro// Civil Engrg. -1963. -№33 (6). 36-38 C.

64. Fareed, A. Cylindrical shells on elastic foundation/ A. Fareed, R.H. Dawoud// World Congress on Shell and Spatial Structures, Madrid, Spain.- 1979 — №3.-5.33-5.46 C.

65. Hanna, A.M. Ultimate bearing capacity of triangular shell strip footings on sand/ A.M'. Hanna, M.M. Abdel-Rahman// Goetech. Engrg., ASCE.- 1990,-№116 (12).- 1851-1863 C.

66. He Chongzhang. Hollow conic shell foundation and calculation/ He Chongzhang// Proc. 5th Engrg. Mech. Div., Specialty Conf. in Engrg. Mech. in Civil Engrg., ASCE, University of Wyoming, Laramie, Wyomihg, USA. 1984535-538 C.

67. He Chongzhang. Hollow conic shell foundation/ He Chongzhang// The Scientific Publisher, Beijing, China 1985.

68. Hollo, J. Membranhey alapok talpfeszutseg szamitasa/ J. Hollo// Magyar Epitoipar. 1977. - №8. - 472-478 C.

69. Huang-Yih. The theory of conical shell and its applications/ Huang-Yih// Proc. 5th Engrg. Mech. Div., Specialty Conf. in Engrg. Mech. in Civil Engrg., ASCE, University of Wyoming, Laramie, Wyoming, USA.- 1984 -№1 539-542 C.

70. Iyer, T.S. Model studies on funicular shells as rafts on sands/ T.S Iyer, N.R. Rao// Proc. Symp. Shallow Foundations, Bombay, India 1970 - №1- 149156 C.

71. Jain, V.K. General behaviour of conical shell foundation/ V.K Jain, G.C. Nayak, O.P. Jain // Proc. 3rd Int. Symp. Soil Structure Interaction, University of Roorkee, India.- 1977,-№2.-53-61 C.

72. Jumikis, A.R. Foundation engineering/ A.R. Jumikis// Robert E. Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, USA.-1987.

73. Kaimal, S.S. Hypar footings for a housing project in India/ S.S. Kaimal// Bull. Int. Ass. Shell and Spatial Structures. -1967. №32. - 7-12 C.

74. Kurian, N.P. A simplified approach to the bonding of umbrella shell, and single hypar and plate on elastic foundation/ N.P. Kurian, P.C. Varghese// Indian Concrete J.- 1973.-№47 (1). 30-33 C.

75. Kurian, N.P. Behaviour of shell foundations under subsidence of corejLsoil/ N.P. Kurian// Proc. 13 Int. Conf. Soil Mechanics and Foundation Engrg., New Delhi, India.- 1994.- №2,- 591-594 C.

76. Kurian, N.P. Contact pressures under shell foundations/ N.P. Kurian, C.S. Mohan// Proc. 10th Int. Conf. Soil Mechanics and Foundation Engrg., Stockholm, Sweden.- 1981.-№2.- 165-168 C.

77. Kurian, N.P. Economy of conical and inverted dome shell foundations/ N.P. Kurian, S.H. Shah// J. Institution of Engineers.- 1984.- №64.- 281-286 C.

78. Kurian, N.P. Investigations on the structural performance of hyperbolic paraboloid shell footings on sand/ N.P. Kurian// Indian Geotech. J 1971- №1 (2).- 202-206 C.

79. Kurian, N.P. Model studies on the behaviour of sand under two and three dimensional shell foundations/ N.P. Kurian, S. R. Jeyachandrn// Indian Geotech. J.- 1972.-№2 (1).- 79-90 C.

80. Kurian, N.P. Modern foundations: introduction to advanced techniques/ N.P. Kurian// Tata McGraw-Hill Co., New Delhi, India. -1982.

81. Kurian, N.P. Ultimate strength and behaviour of hypar shell foundations under vertical loads and moments/ N.P. Kurian, C.S. Mohan// Indian Geotech. J-1980.-№10 (4).-380-385 C.

82. Melerski, E. Thin shell foundation resting on stochastic soil/ E. Melerski// J. Structural Engrg., ASCE.- 1988.- №114 (12).- 2692-2709 C.

83. Minami, J.K. Research on shell foundations. Experiments, theory, design, construction, and applications/ J.K. Minami// Transactions of the Architectural Institute of Japan. -1949: -№39.- 1-1*7 C.

84. Nicholls, R.L. Design and testing of cone and hypar footings/ R.L. Nicholls, M.V. Izadi// J. Soil Mechanics and Foundations Div., ASCE.- 1986.-№94 (SMI).- 47-72 C.

85. Omeman, Z. Experimental stady on shear behavior of carbon-fiber-reinforced polymer reinforced concrete short beams without web reinforcement/ Z. Omeman, M. Nehdi, H. EI-Chabib// Canadian Journal of Civil Engineering-2008 — №1.-10 C.

86. Paliwal, D.N. Static and dynamic behaviour of shallow spherical shells on Winkler foundation/ D.N. Paliwal, S.N. Sinha // J. Thin-Walled Structures — 1986.-№4 (6).-411-422 C.

87. Pandian, N.S. Hyperbolic paraboloidal shell foundations/ N.S. Pandian, B.V. Ranganatham// Proc. Symp. Shallow Foundations, Bombay, India- 1970-№1- 142-148 C.

88. Roscoe, K.H. The determination of strain in soils by X-ray method/ K.H. Roscoe, J.R.F. Arthur, R.G. James// Civ. Eng. And publ. works Rew. 58-, 1963 — №684,- 873-876 C.

89. Sharma, A.K. Economy in shell foundations in soft soils/ A.K Sharma// West Indian J. of Engrg.- 1984.- №9 (2).- 20-26 C.

90. Sharma, A.K. Investigation of spherical shell foundation/ A.K. Sharma//J. Soil Mechanics and Foundations Div., ASCE.- 1973 .-№99 (SM6).-489-493 C.

91. Valliappan, S. Elasto-plastic finite element analysis with fuzzy parameters/ S. Valliappan, T. D. Pham// International Journal for Numerical Methods in Engineering.-№38(4).- 531-548 C.'

92. White D.J. An investigation into the behavior of pressed-in piles. -Cambridge, UK: Churchill College, April 2002.

93. White D.J. Measuring soil deformation in geotechnical models using digital images and PIV analysis/ D.J. White, W.A. Take, M.D. Bolton// Cambridge, UK: Schofield Centrifuge Centre, Cambridge University Engineering Department, 2003.