автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Взаимодействие цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек с глинистым грунтом основания

ГОУ впо

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ПОРОШИН Олег Сергеевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ БИНАРНЫХ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК С ГЛИНИСТЫМ ГРУНТОМ ОСНОВАНИЯ

05.23.02—Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 2011

Тюмень 2011

4854018

Работа выполнена в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре строительное производство, основания и фундаменты (ГОУ ВПО ТюмГАСУ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

ПРОНОЗИН Яков Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ПОЛИЩУК Анатолий Иванович

кандидат технических наук, доцент КОРОЛЕВ Константин Валерьевич

Ведущая организация: ООО НПО «Фундаментстройаркос»

Защита диссертации состоится «24» февраля 2011г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.272.01 при Тюменском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2, тел. / факс 8 (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 работы. Одной из наиболее затратных конструкций во многих областях строительства является фундамент. Расходы на материалы фундамента в среднем достигают 10-20% от общего расхода железобетона на сооружение. Актуальным в этой связи является повышение эффективности фундаментостроения, т.е. снижение материальных и трудовых затрат, уменьшение сроков строительства, увеличение надежности сооружений. Одним из путей усовершенствования конструкций фундаментов является внедрение в практику строительства экономически эффективных, ресурсосберегающих фундаментов в виде пологих тонкостенных оболочек на грунтовом основании, вогнутых по отношению к грунту, работающих преимущественно на растяжение, в составе сплошных фундаментов.

Преимуществами данного типа фундаментов являются: минимизация веса фундаментов или расхода материалов на единицу несущей способности и, как следствие, повышение удельной несущей способности и снижение стоимости, сокращение сроков строительства, что особенно важно для осваиваемых территорий со слабо развитой транспортной инфраструктурой, повышение надежности сооружений, особенно в сложных инженерно-геологических условиях, обусловленных напластованием слабых водонасыщенных грунтов.

Объект исследования: пологие вогнутые по отношению к грунту цилиндрические бинарные фундаменты-оболочки, работающие преимущественно на растяжение, в составе сплошных фундаментов.

Предмет исследования: взаимодействие пологих цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек с глинистым грунтом основания на этапах их устройства и эксплуатации.

Цель диссертационной работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований оценить работу пологих цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек на глинистых грунтах и разработать метод расчета, обеспечивающий надежность их эксплуатации при статических нагрузках.

Задачи исследований:

- разработать конструкцию бинарного фундамента-оболочки, состоящего из опорного контура, железобетонной оболочки и внешней силовой мембраны;

- разработать и численно реализовать метод расчета бинарного фундамента-оболочки на грунтовом основании с использованием гипотезы Винклера;

- на основе теоретических исследований выявить влияние жесткостных, геометрических, конструктивных параметров бинарного фундамента-оболочки на осадки его элементов и работу системы «грунтовое основание - фундамент-оболочка»;

- разработать методику и провести экспериментальные исследования взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым грунтом основания в полевых условиях на крупномасштабных моделях с целью сопоставления результатов с теоретическими данными и внедрения в практику усиления фундаментов зданий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана конструкция эффективного фундамента для зданий и сооружений с регулярной сеткой стен или колонн в виде системы вогнутых по отношению к грунту бинарных оболочек, заключенных в опорном контуре, в качестве основного несущего элемента которых используется мембрана из высокопрочных композитных материалов с фиброй;

- разработан и численно реализован метод расчета бинарного фундамента-оболочки на грунтовом основании, моделируемом коэффициентом постели, основанный на лапласовом давлении нити на криволинейную поверхность. Численная реализация метода представлена в виде программы для ЭВМ;

- выявлены закономерности влияния жесткостных, геометрических, конструктивных параметров бинарного фундамента-оболочки на взаимодействие с грунтовым основанием. При уменьшении осевой жесткости мембраны с 35 -107Н до 3,5 -107 Н просматривается увеличение осадки опорного контура в пределах 33%;

- на основании выполненных полевых экспериментальных исследований на крупномасштабных моделях подтверждена применимость разработанного метода расчета и высокая эффективность бинарных фундаментов-оболочек при строительстве и усилении фундаментов зданий.

Достоверность защищаемых положений обеспечивается:

- применением в работе методов исследования, основанных на современных представлениях о механике деформирования грунтов;

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

- сопоставлением полученных данных с результатами других исследователей;

- сопоставлением результатов теоретических и численных решений с экспериментальными данными.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный метод расчета бинарных фундаментов-оболочек на глинистых грунтах обеспечивает надежность проектных решений. Предложено новое конструктивное решение фундамента-оболочки, патентная новизна которого подтверждена патентом

наизобретение РФ (2010 г.). Результаты исследований применены:

при разработке проектной документации усиления фундаментов исторического здания Тюменской государственной академии культуры, искусств и социальных технологий (ГОУ ВПО ТГАКИСТ);

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

- в региональном конкурсе студенческих научных работ (г. Тюмень, 2009г.).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены

на VI, УП, VIII, IX научных конференциях молодых ученых и соискателей ТюмГАСУ (г. Тюмень, 2007, 2008, 2009, 2010), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (г. Тюмень, 2008, 2009, 2010), на конференции по геотехнике для молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения» (г. Санкт-Петербург, 2010), на Международной научной конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (г. Волгоград, 2010).

Личный вклад автора состоит:

- в разработке конструкции бинарного фундамента-оболочки;

- в подготовке приборной базы, проведении и получении результатов натурных экспериментальных исследований, их анализе и обобщении;

- в разработке метода расчета взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием.

На защиту выносятся:

- конструкция бинарного фундамента-оболочки;

- метод расчета взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием;

- закономерности влияния параметров бинарного фундамента-оболочки на взаимодействие с грунтовым основанием;

- результаты полевых исследований взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым грунтом основания.

Публикации. Основные результаты работы изложены в 8 научных статьях, 2 из которых в изданиях перечня ВАК. По результатам работы получен 1 патент на изобретение, 1 свидетельство на программу для ЭВМ, зарегистрированные в Федеральном институте промышленной собственности РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и шести приложений. Работа содержит

152 страницы машинописного текста, 76 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 107 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы и приведена общая

характеристика работы.

Первая глава посвящена обзору использования фундаментов-оболочек в

практике строительства; дана классификация оболочек и обзор теорий их расчета;

освещены различные виды высокопрочных материалов с фиброй, их свойства,

область применения при усилении и новом строительстве.

На севере Европейской части России и значительной части Сибири

распространены грунты с высокой деформативностью и низкими прочностными

характеристиками. При устройстве фундаментов на таких грунтах чаще всего

применяют решения с высокой материалоемкостью и низкой удельной несущей

способностью, а именно: плитные, свайные или комбинированные свайно-плитные

фундаменты.

Среди эффективных фундаментов отдельную нишу занимают фундаменты в виде пологих оболочек нулевой или положительной гауссовой кривизны. Криволинейные формы типа оболочек издавна применялись при устройстве фундаментов зданий на слабых грунтах. Первые виды фундаментов-оболочек применялись еще до изобретения железобетона и выполнялись из дерева и кирпича аналогично аркам, куполам и кирпичным сводам в покрытиях.

Как показали исследования, выполненные А.Н. Тетиором, Г.М. Борликовым, С.Г. Ванюшкиным, А.Г. Литвиненко, В.В. Павловым, В.П. Ручкиным,

A.П. Малышкиным, Я. А. Пронозиным и др., одним из наиболее эффективных видов сплошных фундаментов мелкого заложения являются фундаменты-оболочки нулевой или положительной гауссовой кривизны. Ю.М. Гончаров, Г.В. Шарапов,

B.Г. Тарасюк и др. доказали эффективность применения фундаментов-оболочек в составе сплошных фундаментов на вечномерзлых грунтах.

Зарубежные исследователи F. Candela, I. Sondi, N.P. Kurian, S.P. Banerje, Mohammed S. Alansari, R.N. Gupta, A.M. Hanna и др. предлагают в качестве фундаментов применять оболочки отрицательной гауссовой кривизны (гиперболические параболоиды), хорошо сопротивляющиеся выпучиванию.

Различные теории расчета оболочек как строительных систем широко представлены в работах отечественных исследователей: Н.В. Колкунова, A.JI. Гольденвейзера, B.JL Бидермана, В.З. Власова, В.И. Погорелова и др. К основным теориям расчета оболочек относят: моментную, безмоментную и полубезмоментную. Расчет по моментной теории наиболее полный, но при этом

трудоемкий. Самой распространенной является безмоментная теория расчета оболочек. Стремление к упрощению моментной теории привели В.З. Власова к созданию полубезмоментной теории цилиндрических оболочек. В этой теории появляется возможность пренебречь в поперечных сечениях изгибающим моментом Мх, крутящими моментами Н и поперечной силой Qx.

Фундаменты-оболочки, обращенные выпуклостью вверх и работающие преимущественно на растяжение, имеют ряд достоинств перед оболочками, работающими на сжатие: во-первых, в силу работы на растяжение исключается появление напряженно-деформированного состояния, связанного с потерей устойчивости, поэтому уменьшается толщина сечения оболочки и, как следствие, материалоемкость; во-вторых, уменьшение толщины сечения увеличивает гибкость оболочки и снижает в ней величину изгибающих моментов; в-третьих, значительная часть горизонтального распора цилиндрической оболочки крайнего пролета передается на грунтовое основание.

Сдерживающим фактором применения фундаментов-оболочек, работающих преимущественно на растяжение, является их низкая трещиностойкость и, как следствие, возможная скрытая коррозия стальной арматуры. Поэтому основное армирование оболочки целесообразно выполнять из современных высокопрочных материалов, стойких к коррозии, например, из композиционных материалов с фиброй. К достоинствам этих материалов можно отнести высокую прочность, высокий модуль упругости, выносливость в условиях агрессивных сред, а также долговечность, сопоставимую со сроком службы конструкционных материалов.

Необходимо отметить, что в литературе широко освещены вопросы усиления строительных конструкций с применением композиционных материалов с фиброй, а также теории расчета оболочек как строительных систем. В достаточной мере не рассмотрено взаимодействие фундаментов-оболочек, работающих на растяжение, с грунтовым основанием. Отсутствует информация о применении композиционных материалов с фиброй в фундаментостроении.

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

Во второй главе представлена конструкция и расчетная модель бинарного фундамента-оболочки в условиях плоской деформации, разработан и численно реализован метод расчета бинарных фундаментов-оболочек на грунтовом основании, моделируемом коэффициентом постели.

Бинарный фундамент-оболочка представляет собой железобетонный опорный контур с заключенной в нем бинарной оболочкой, связанной с ним шарнирно (рис.1). Бинарная оболочка состоит из свободно лежащей на грунтовом основании 4

армированной бетонной оболочки 1, вогнутой по отношению к грунту, и несущей мембраны из композиционных материалов с фиброй 2, уложенной поверх оболочки и замоноличенной по периметру в ребра опорного контура 3. Несущая мембрана плотно прилегает к бетонной оболочке, повторяя ее очертание. Шарнир в узле сопряжения обеспечивается гибкостью силовой мембраны 2, закрепленной в ребрах опорного контура 3. По периметру между ж/б оболочкой и опорным контуром проложена упругая прокладка 5, которая разделяет их работу конструктивно.

В данной конструкции происходит разделение функций в общей работе бинарной оболочки на работу центрально растянутой мембраны и свободно лежащей оболочки. Мембрана воспринимает реактивное давление, возникающее под оболочкой, трансформирует его в

Рис. 1. Поперечное сечение бинарного фундамента-оболочки

усилие растяжения и передает на опорный контур.

На рисунке 2 представлена расчетная схема бинарного фундамента-оболочки в условиях плоской деформации. Данная расчетная схема содержит следующие обозначения:

1 - оболочка толщиной 26(х)-,

2 - силовая мембрана толщиной Зм;

3 - продольное ребро опорного контура;

Ф„(х) - уравнение срединной

поверхности бинарной оболочки в

поверхности бинарной оболочки в

Рис. 2. Расчетная схема бинарного фундамента-оболочки

недеформированном состоянии;

Фк(х) - уравнение срединной деформированном состоянии;

р(х) - интенсивность давления на оболочку со стороны несущей мембраны;

q(x) - реактивный отпор грунта под бинарной оболочкой;

Р - погонная нагрузка на бинарный фундамент-оболочку;

Qгp - погонный реактивный отпор грунта под опорным контуром;

ы(х) = Фк(х) - Ф„(х) - перемещение (осадка) точки срединной поверхности бинарной оболочки;

а - угол между касательной к верхней грани оболочки и осью ОХ после деформирования;

[1,„ рк - начальный и конечный углы между горизонталью и касательной к несущей мембране в месте сопряжения с опорным контуром;

а - полуширина оболочки;

Ь/2 - полуширина ребра опорного контура;

I - расстояние от края оболочки до опорного контура;

Л^ — растягивающая сила в несущей мембране;

Q - поперечная сила в оболочке;

Б; - расстояние от мембраны до оси ОХ на краю оболочки до деформации;

5? - расстояние от мембраны до оси ОХ в месте сопряжения с опорным контуром до деформации;

Дифференциальное уравнение изгиба бинарного фундамента-оболочки на грунтовом основании, моделируемом гипотезой Винклера-Фусса, имеет вид:

Необходимо найти решение уравнения (1) при следующих граничных условиях:

1) м>"(а) = 0 - момент на краю оболочки равен нулю;

2) м/"'(0) = 0 - поперечная сила в середине оболочки равна нулю;

3) м/'(0) = 0 - угол поворота в середине оболочки равен нулю;

4> +кфЬМа)+1Ш,= ^ - баланс

сил в узле сопряжения мембраны и опорного контура.

В связи с тем, что в дифференциальное уравнение (1) входит неизвестная продольная сила /V, возникающая в мембране, для ее отыскания предлагается методика, суть которой заключается в необходимости уравнивания удлинений, рассчитанных двумя способами:

/ . N где: Д£с"л - удлинение несущей

/у// — (" I ■ ^

н со б р^ 8МЕМ мембраны, соответствующее силовому

д¡геом _/у I \_п + ! воздействию (определяется из закона

* созу? « со&/Зн ' Гука);

АЬгеа" — удлинение, соответствующее изменению геометрии мембраны в процессе деформирования; Ьи- длина участка мембраны, лежащей на оболочке, до деформирования;

LK - длина участка мембраны, лежащей на оболочке, после деформирования;

Зм - толщина мембраны;

Ем - модуль упругости мембраны;

N=const - усилие растяжения в мембране.

Все эти удлинения могут быть найдены при известном законе изменения w(x). Величины D(x), к(х), входящие в уравнение (1), не являются константами. Аналитическое выражение для цилиндрической жесткости оболочки D(x) имеет вид:

E6eJ^)/

W-v26em) '

D(X)= > (3)

где: Ейет - модуль упругости бетона; ё(х) - полутолщина оболочки; Убет - коэффициент Пуассона для бетона.

В силу переменчивости свойств грунтового основания были использованы различные варианты закономерностей изменения коэффициента постели к(х), входящего в уравнение (1):

- постоянный коэффициент постели:

к(х)=ко, (4)

- экспериментальное определение коэффициента постели;

-закон распределения коэффициента постели под оболочкой, который определяется зависимостью, полученной из решения о взаимодействии штампа с упругим полупространством по теории упругости (нелинейное распределение коэффициента постели): 2кп

к(х) = -

"■о

„2

X' X а-х (5)

а2 а а+х

Базовое значение коэффициента постели в центре оболочки кп\

о лп-yJ

где : Угр ~ коэффициент Пуассона грунта; Егр - модуль деформации грунта. В силу переменности величин, определяющих взаимодействие оболочки с грунтовым основанием, получение аналитического выражения для осадки оболочки \\/(х) затруднительно. Поэтому для отыскания решения уравнения (1) использован численный подход на основе метода конечных разностей, суть которого заключается в замене производных их разностными аналогами, что позволяет свести

решение дифференциального уравнения к решению системы линейных уравнений относительно неизвестного значения функции осадки w(x).

Таким образом, дифференциальное уравнение (1) заменено системой линейных уравнений (7), состоящей из п+l уравнения с п+1 неизвестными щ:

w,->v0=0;/ = 0 и'з -3w2 +ЗИ', -н'0 = 0; / = 1

= АРпог ~ k4)bl(tgpK - tgpH ));/=«-1

wn _2wn_, + wn_2 =0;i=n

Решение этой системы можно найти различными методами, например, методом Гаусса. Но, т.к. матрица этой системы 5-диагональна, то для ее решения использован модифицированный метод Гаусса - метод прогонки.

Весь предложенный алгоритм решения дифференциального уравнения изгиба оболочки на грунтовом основании (1) реализован на языке Паскаль в среде Delphi в виде программы для ЭВМ. Данная программа применяется для расчета цилиндрического бинарного фундамента-оболочки, лежащего на грунтовом основании, моделируемом гипотезой Винклера-Фусса, и загруженного по опорному контуру. Расчетом определяется осадка бинарного фундамента-оболочки, реактивные давления основания, усилие натяжения мембраны, изгибающие моменты и поперечные силы в оболочке. Расчет производится в автоматическом режиме при вводе необходимых исходных данных по конструкции фундамента, нагрузкам на него и свойствам грунтового основания. Все искомые величины определяются на основании численного решения дифференциального уравнения (1) относительно осадки w.

В третьей главе выполнен анализ влияния различных параметров системы «бинарный фундамент-оболочка - грунтовое основание» на ее работу. В качестве параметров рассматривались: цилиндрическая жесткость ж/б оболочки Do6, осевая жесткость силовой мембраны Ем-Ам, величина стрелы подъема оболочки /, переменная жесткость ж/б оболочки по длине D(x), распределение коэффициента постели к(х) под оболочкой.

Выявлено, что на работу бинарного фундамента-оболочки наибольшее влияние оказывает осевая жесткость силовой мембраны Ем-Ам, стрела подъема оболочки/и переменная по длине оболочки жесткость D(x).

Из рисунка 3 видно, что при увеличении осевой жесткости мембраны на всем рассматриваемом интервале происходит плавное монотонное увеличение осадки оболочки. При уменьшении осевой жесткости мембраны с 35-107Н до 3,5-107Н просматривается увеличение осадки опорного контура в пределах 33%. Дальнейшее уменьшение осевой жесткости мембраны приводит к резкому увеличению осадки опорного контура и резкому уменьшению осадки края оболочки, при этом осадка центра оболочки снижается практически до нуля. Таким образом, существует пороговое значение осевой жесткости мембраны, ниже которого рассматривать бинарный фундамент-оболочку как единую конструкцию, воспринимающую внешнюю нагрузку, затруднительно.

Уменьшение осевой жесткости мембраны также в значительной степени влияет на продольную силу, возникающую в самой мембране. При уменьшении осевой жесткости на интервале от 50-107 до 10-Ю7 Н наблюдается монотонное убывание продольной силы в мембране. При дальнейшем уменьшении жесткости происходит более резкое снижение

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Ем-Ам, 1-10 Н

-Осадка опорного контура —Осадка центра оболочки при х-0 —Осадка края оболочки при х=а

Рис. 3. Изменение осадки элементов бинарного фундамента-оболочки от осевой жесткости мембраны Ем-Ам

продольной силы, что также свидетельствует о разделении работы между частями бинарного фундамента-оболочки при малых жесткостных характеристиках силовой мембраны.

На рисунке 4 приведены графики осадки бинарной оболочки в точках, принадлежащих интервалу [0;а], в зависимости от стрелы подъема оболочки f. Из графиков видно, что для всех рассмотренных /, бинарная оболочка имеет минимальную осадку в центре по оси симметрии в точке х=0 и максимальную на краю в точке х=а. При минимальной стреле подъема

-О^0,75м -»^=0,6 м оЬ=0,У15м +-1=0,1 м

Рис. 4. Графики изменения осадки оболочек с различной величиной стрелы подъема

/ = 1/601 осадка оболочки на краю увеличивается на 22% по отношению к оболочке с максимальной стрелой подъема, при этом прогиб оболочки в центре принимает отрицательное значение, что свидетельствует об отрыве оболочки от

основания на данном участке. При / = 1/60L осадка края оболочки максимальна, соответственно осадка опорного контура при той же/будет также максимальна.

Экстремальное значение изгибающего момента в оболочке тем меньше, чем больше стрела ее подъема. При этом рост экстремальных значений изгибающего момента практически обратно пропорционален уменьшению стрелы подъема оболочки в интервале 0,375м </ < 0,75м. Стрела подъема оболочки не влияет на положение сечения с экстремальным значением изгибающего момента, которое находится на расстоянии 2/3 полудлины оболочки от ее центра.

Изменение толщины оболочки принималось по закону синуса с различной начальной толщиной на ее краю. Все рассматриваемые варианты поперечных сечений равны по площади, соответственно расход бетона на их изготовление также одинаков. Средняя толщина оболочки, определяющая площадь сечения при 8{х) = const, равна 0,16 м. Минимальная толщина края железобетонной оболочки при х=а принималась 0,01 м, максимальная - 0,23 м (табл. 1).

Таблица 1

Геометрические параметры сечения оболочек

—-_JVb оболочки Геом. параметрам) "—---__ 1 2 3 4 5 6

0,01 0,04 0,08 0,12 16 0,23

0,24 0,19 0,12 0,06 0 -0,19

0,25 0,23 0,20 0,18 16 0,04

Наиболее равномерная осадка бинарной оболочки с минимальной разницей осадок центра и края характерна для конструкции №3. Данная конструкция имеет трехкратное увеличение высоты сечения оболочки от края к центру, при этом разница осадок середины и края не превышает 30%.

Вторая производная от осадки оболочки м>" — изгибающий момент М -значительно реагирует на распределение жесткости оболочки по длине. Наиболее плавным изменением кривизны и, соответственно, плавным изменением моментов по длине характеризуются оболочки, имеющие в краевой зоне толщину более 80 мм. Так, в конструкции №3 максимальные значения нормальных напряжений изгиба находятся в пределах 3,6-4,6 МПа; № 4 - 3,5—4,8 МПа; №5 - 2-6,2 МПа.

В четвертой главе изложены задачи и методика проведения полевых экспериментальных исследований бинарного фундамента-оболочки; исследовано

взаимодействие бинарного фундамента-оболочки с глинистым грунтом основания; выполнено сопоставление теоретических и экспериментальных данных.

Экспериментальные исследования выполнялись с мая по ноябрь 2009 года в г. Тюмени. Экспериментальная площадка была представлена следующими инженерно-геологическими элементами: почвенно-растительный слой мощностью 0,3-0,4 м; суглинок полутвердый мощностью 2,6 м; с глубины 3,1-3,2 м до 6,0 м залегает суглинок мягкопластичной консистенции. Уровень грунтовых вод на площадке до глубины 6 м не обнаружен.

Исследуемым объектом являлся бинарный фундамент-оболочка с габаритными размерами в плане 3,7* 1,8м, шириной ребер опорного контура - 0,25 м, стрелой подъема оболочки - 0,16 м, что составило 1/8 от пролета оболочки. Ж/б оболочка имела переменную толщину поперечного сечения: от 8 см в середине до 3 см на краях. Для оценки достоверности результатов эксперименты проводились на двух однотипных моделях.

Также по аналогии с бинарным фундаментом-оболочкой была испытана жесткая монолитная железобетонная плита, исследуемыми параметрами которой являлись осадки.

При статическом испытании нагрузка на бинарный фундамент-оболочку от вышележащих конструкций по аналогии с несущими стенами в бескаркасных зданиях передавалась на продольные ребра опорного контура.

Первая ступень нагружения соответствовала среднему давлению под подошвой фундамента-оболочки, равному 0,012 МПа (4 блока ФБС 24.6.6), последующие 9 - по 0,021 МПа (по 7 блоков). Общая нагрузка от фундаментных блоков составила 1340 кН (67 блоков), что соответствовало среднему давлению

рср=0,201 МПа под подошвой фундамента-оболочки, практически равному расчетном сопротивлению грунта основания Я = 0,203 МПа.

Максимальные контактные давления на все ступенях нагружения зафиксированы под ребро опорного контура (рис. 5). Под оболочкой эпюр контактных давлений принимает форму, близкую трапеции, с максимальными значениями у ребр опорного контура и минимальными в середине.

£ =15.9.2 кПа

106

_(133 135

230 1У201,2 кПа 241

193 _

273

175

265

Рис. 5. Контактные давления под фундаментом-оболочкой, кПа

Таблица 2

Распределение реактивного отпора в основании под

Рср кПа 33,0 75,1 117,1 159,2 201,2

О ^ о з | 5 5 в £ § Под опорным контуром 88 69 60 55 51

ей * а. о € 8. о о «=с Р о Под бинарной оболочкой 12 31 40 45 49

В процессе нагружения соотношение нагрузки,

передаваемой на основание под опорным контуром и под оболочкой, меняется.

Распределение реактивного отпора в основании под опорным контуром и бинарной оболочкой

приведено в таблице 2. Наибольшая интенсивность приращений контактных давлений под оболочкой зафиксирована с 8-й по 10-ю ступени. На этом же интервале наблюдается снижение интенсивности приращения контактных давлений под ребром, что объясняется активным вовлечением в работу основания под оболочкой.

Горизонтальные контактные давления вдоль внутренней грани продольного ребра, возникающие вследствие появления распора, максимальны в середине продольного ребра (рис. 6). Это объясняется возникновением прогиба опорного ребра в горизонтальном направлении с максимальным значением в середине пролета.

Однако с 6-й ступени нагружения (рср=117,1 кПа) происходит значительное увеличение значений горизонтальных контактных давлений. Это связано с возникновением больших усилий натяжения мембране, которая вызывает «схождение» продольных ребер.

На первой ступени нагружения при ^=12,0 кПа оболочка практически не адится, происходит осадка опорного контура и натяжение силовой мембраны. На торой ступени нагружения при #^=33,0 кПа осадка в различных точках оболочки е имеет определенной закономерности, происходит начальное обжатие грунта. С ретьей ступени при рср=54,1 кПа оболочка полностью включается в работу. Хоявляются деформации оболочки с максимальной осадкой у ребер опорного онтура и минимальной в центре (рис. 7).

Рис. 6. Контактные горизонтальные давления на боковой поверхности продольного ребра опорного контура, кПа

кПа

На начальных ступенях нагружения осадка

центральной части оболочки составляет 14% от осадки ребер опорного контура, при возрастании нагрузки разница в осадках уменьшается. На последней ступени нагружения при рср=201,2 кПа осадка центральной части оболочки составляет Рис. 7. Осадки оболочки и опорного контура, мм 4]% от осадки ребер а

средняя по площади осадка оболочки составляет 51% от осадки ребер. Средняя по площади экспериментальная осадка фундамента оболочки составила 14,03 мм, а жесткой монолитной плиты - 15,21 мм, что на 8,4% больше.

Горизонтальные смещения продольных ребер бинарного фундамента-оболочки до среднего давления рср= 138,1 кПа практически равны нулю.

При дальнейшем нагружении происходит возрастание усилий натяжения в силовой мембране, что приводит к прогибу продольных ребер в горизонтальной плоскости и вовлечению в работу грунта в области вертикальных внутренних граней ребер. На последней ступени нагружения при рср=201,2 кПа зафиксирована максимальная деформация продольного ребра в горизонтальной плоскости /=2,17 мм, что составляет 1/800 пролета.

По полученным с помощью глубинных марок данным о вертикальных! перемещениях в массиве грунта активной зоны бинарного фундамента-оболочки в программе Surfer 8.0 были построены изолинии перемещений (рис. 8).

i Lnnrvij

* г*4 : ПП 5

0.56

ЯШ! ЩШШ

[мм]

■0,2

1 »0.3

рс=ЗЗкПа ■о.< ■0,5

■ 0,6

■ О,7

■0,1

■Г щ ЩШШЯШж [мм]

р=117кПа гср „„„„„) 0.5 м& ш

■1500-1000-500

500 1000 1500

-1500 -1000 -500

500 1000 150\

-1500-1000-500 0 500 1000 1500

Рис. 8 . Изолинии вертикальных перемещений, мм ,

На первых ступенях нагружения перемещения массива грунта вдоль оси 1 симметрии оболочки отсутствуют, в то время как под ребрами зафиксированы перемещения на глубину до 1 м. С ростом нагрузки изолинии смыкаются под

i 17

оболочкой, что свидетельствует о включении оболочки в работу. На средних ступенях нагружения перемещения точек контактной зоны и точек на глубине до 1,5 м примерно одинаковы.

Особенностью является возникновение овальной области малых перемещений (под оболочкой на глубине 0,3-0,6 м. Однако на глубине 1 м наблюдаются перемещения грунта, равные осадкам контактной зоны. Хорошо просматривается |«стягивание» изолиний к оси симметрии оболочки. Это происходит в результате ¡формирования близких к треугольным эпюр контактных давлений с минимальными (значениями в центре оболочки. Максимальные перемещения зафиксированы под ребрами опорного контура.

По полученным с помощью глубинных мессдоз данным о вертикальной (составляющей напряженного состояния в массиве грунта активной зоны бинарного 'фундамента-оболочки в программе Surfer 8.0 были построены изолинии напряжений ¡(рис. 9).

На первых ступенях нагружения изолинии давлений в основании имеют вокальный незамкнутый под центром фундамента характер. Максимальные напряжения сосредоточены под ребром и в приопорных зонах. Под центром

оболочки на глубине до 0,5 м образуется область с пониженным значением oz.

о•

^ 2Ь.

| -1500 .1000 -500 0 500 1000 1500 -1500 ■1000 -500 0 500 1000 1500 ■1500 -1000 -500 0 500 1000 1500

Рис. 9 . Изолинии вертикальных напряжений кПа ' Выравнивание изолиний давлений с замыканием под осью оболочки происходит на глубине 0,6-1,2 м. Характер изолиний позволяет говорить о выравнивании вертикальной компоненты напряженного состояния ст2 на глубине ^иже 1,1 м. Также выявлено «стягивание» изолиний внутрь нагружаемой площади, |Что также было отмечено при описании изолиний перемещений.

На основе экспериментальных изолиний сг: построена зависимость глубины ржимаемой толщи Нс от среднего давления рср под подошвой бинарного Аундамента-оболочки, Hc=f(pcp). За критерий ограничения глубины сжимаемой гол щи принято соотношение ozp<0,2azg. При давлениях под подошвой бинарного

фундамента-оболочки, близким к R, глубина сжимаемой толщи не превышает 1,76=3,1 м, где Ъ - ширина фундамента. Значение глубины сжимаемой толщи, рассчитанное по СНиП, равно #с, сямя=5,76 м, что на 86% больше экспериментальных значений.

При осадке опорного контура в работу включается бинарная оболочка, которая передает внешнюю нагрузку на массив грунта под всей площадью фундамента, что снижает давление под опорным контуром и формирует пригруз для основания под ребрами опорного контура, повышающий для него расчетное сопротивление R. Так, значение R в основании под ребром экспериментального фундамента за счет пригруза от оболочки увеличивается с 215 до 334 кПа.

Для проверки адекватности расчетной модели было выполнено сопоставление экспериментальных и теоретических данных. Все расчеты и сопоставления рассмотрены для последней ступени нагружения при рср=201,2 кПа. При этом теоретические данные получены посредством оригинального программного продукта, созданного в среде Delphi. В расчетной модели коэффициент постели к(х)

под бинарным фундаментом-оболочкой задавался из расчета средне" экспериментальной осадки и среднег давления под исследуемым фундаментом (A^=const).

Теоретическая осадка центра бинарно" оболочки (рис. 10) составила 10,12 мм экспериментальная - 8,60 мм; теоретически осадка края бинарной оболочки - 12,55 мм экспериментальная - 11,60 мм Экспериментальная осадка опорного контура составила 21,18 мм, теоретическая 22,23 мм. Разница между теоретическими и экспериментальными значениям осадок в центре не превышает 15%, на краю бинарной оболочки - 8%. Разниц между теоретическими и экспериментальными значениями осадок опорного контур

- 5%.

Наибольшая разница теоретических и экспериментальных значени контактных давлений соответствует центральной зоне и находится в пределах 30° (рис. 24). В краевой зоне бинарной оболочки разница в значениях давлений меньш

- 15%. Значения экспериментальных и теоретических контактных давлений по опорным контуром практически одинаковы и находятся в пределах 310 — 325 кПа.

Большая разница в экспериментальных и теоретических значения контактных давлений в центре бинарной оболочки связана с тем, что ребр

0,2 0,4 0,6 0,8

1 - экспериментальные данные

2 - теоретические денные

Рис. 10. Экспериментальные и теоретические осадки бинарной оболочки

порного контура под воздействием усилия распора сближаются. Это приводит к ополнительному выгибу бинарной оболочки в центральной зоне и меньшему овлечению грунта в работу.

Для определения степени адекватности расчета взаимодействия бинарного ундамента-оболочки с грунтовым основанием в программе Plaxis 8.0 было ыполнено сопоставление экспериментальных данных с расчетными. Очертание золиний напряжений в обоих случаях схожи. Расчетные изолинии, также как и еоретические, стягиваются к центру площади нагружения. При этом контактные авления под оболочкой имеют практически равные значения; под опорным онтуром расчетные значения контактных давлений превышают экспериментальные а 20%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструкция бинарного фундамента-оболочки, представляющего обой железобетонный опорный контур с заключенной в нем бинарной оболочкой, вязанной с ним шарнирно. Бинарная оболочка состоит из свободно лежащей елезобетонной оболочки и силовой мембраны из композиционного материала с иброй, уложенной поверх оболочки и зафиксированной в ребрах опорного онтура. В данной конструкции происходит разделение функций в общей работе инарной оболочки на работу центрально растянутой мембраны и свободно ежащей изгибаемой оболочки. Мембрана воспринимает реактивное давление, озникающее под оболочкой, трансформирует его в усилие растяжения и передает а опорный контур. Таким образом, в работу включается весь объем грунта под ооружением.

2. Разработан и численно реализован метод расчета бинарных фундаментов-болочек на грунтовом основании, моделируемом коэффициентом постели, снованный на Лапласовом давлении нити на криволинейную поверхность, исленная реализация выполняется в оригинальном программном продукте, озданном в среде Delphi на языке Паскаль. Расчет производится в автоматическом ежиме при вводе необходимых исходных данных о конструкции фундамента, агрузкам на него и свойствам грунтового основания. Расчетом определяется садка, реактивные давления под подошвой, усилие натяжения мембраны, згибающие моменты и поперечные силы в оболочке.

3. Выявлено, что на работу бинарного фундамента-оболочки значительное лияние оказывает осевая жесткостью мембраны Ем-Ам, стрела подъема оболочки/и еременная по длине оболочки цилиндрическая жесткость D(x). В меньшей степени лияние оказывает значение цилиндрической жесткости оболочки D0g=const. уществует пороговое значение осевой жесткости мембраны, ниже которого

оболочка из совместной работы с опорным контуром выключается, что необходимо учитывать при проектировании. Увеличение стрелы подъема оболочки уменьшае осадки бинарного фундамента-оболочки и способствует более равномерному распределению реактивных давлений под оболочкой, а также приводит уменьшению максимальных изгибающих моментов в оболочке. Оптимальным является соотношение 1/8<#7<1/5, где /- стрела подъема оболочки, I — прол оболочки. Увеличение жесткости оболочки й(х) от края к центру улучшает е работу по отношению к конструкции с постоянной жесткостью. Наиболе эффективными является «серповидное» очертание сечения оболочки с трехкратны уменьшением высоты сечения от середины к краям.

4. Установлено, что нагружение оболочкой грунтового основания являете пригрузом для основания под ребрами опорного контура, что существенно, до 40% повышает его расчетное сопротивление Я. Бинарный фундамент-оболочка являете саморегулируемой конструкцией: при увеличении осадок опорного контур увеличивается доля включения в работу бинарной оболочки, при этом расчетно сопротивление грунта ¡1 под опорным контуром возрастает. Таким образом максимальное среднее давление под бинарным фундаментом-оболочкой не должн превышать /?, определяемого согласно СНиП и СП для плитных фундаментов.

5. Разработанный метод расчета бинарного фундамента-оболочки позволяет достаточно высокой точностью, до 20%, прогнозировать его взаимодействие глинистым грунтом основания под нагрузкой. Наиболее адекватный прогно взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым основанием да использование коэффициента постели, равного для опорного ребра и бинарно оболочки, вычисленного по фактическим средним осадкам и соответствующи давлениям. Таким образом, коэффициент постели должен определяться и предварительного расчета осадки фундамента, максимально учитывающег фактическую деформируемость грунтового основания.

Основные опубликованные работы по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Порошин О.С. Экспериментально-теоретические исследовани взаимодействия фундамента с бинарной оболочкой и грунтового основания / Я.А Пронозин, А.Д. Гербер, О.С. Порошин И Приволжский научный журнал. - Нижни Новгород, 2010г.- №2 (14). С.22-28 (вклад автора 35%).

2. Порошин О.С. К вопросу использования оболочек и мембран в качеств сплошных фундаментов зданий и сооружений / Я.А. Пронозин, Р.В. Мельников, О.

Порошин И Вестник гражданских инженеров. - Санкт-Петербург, 2010г.- №4 (25). С.78-84 (вклад автора 35%).

Публикации в других изданиях

3. Порошин О.С. Особенности строительства высотных зданий в условиях ападно-Сибирского региона / В.Ф. Бай, Я.А. Пронозж, С. А. Еренчинов,

О.С. Порошин II Тр. Междунар. конф. по геотехн.: Развитие городов и еотехническое строительство. - Санкт-Птетрбург: 2008г. С.467-470 (вклад автора 5%).

4. Порошин О.С. Взаимодействие цилиндрических пологих оболочек с пругим основанием / Я.А. Пронозин, О.С. Порошин, О.В. Талапина II Сб. матер. jcep. науч.-прак. конф.: Актуальные проблемы строительства, экологии и нергосбережения в условиях Западной Сибири. - Тюмень: 2009г. С.219-226 (вклад втора 45%).

5. Порошин О.С. Влияние характера нагружения на деформации грунтового снования / О.С. Порошин // Сб. тр. науч.-техн. конф.: Актуальные вопросы еотехники при решении сложных задач нового строительства и реконструкции. -анкт-Петербург: 2010г. C.287-29I (вклад автора 100%).

6. Порошин О.С. Результаты экспериментальных исследований заимодействия бинарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием / О.С. орошин II Сб. матер. Веер, науч.-прак. конф.: Актуальные проблемы троительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири.-гюмень: 2010г. С.130-133 (вклад автора 100%).

7. Порошин О.С. Расчет цилиндрических фундаментов-оболочек на грунтовом сновании / Ю.В. Наумкина., О.С. Порошин, Я.А. Пронозин // Сб. матер. Веер, науч,-рак. конф.: Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в словиях Западной Сибири. - Тюмень: 2010г. С.114-119 (вклад автора 35%).

8. Порошин О.С. Усиление фундаментов предварительно напряженными болочками / Я.А. Пронозин., О.С. Порошин II Сб. тр. юбилейной конф., посвящ. 80-етию каф. мех. гр., осн. и фунд., 110-летию со дня рожд. H.A. Цытовича, 100-летию о дня рожд. С.С. Вялова. - Москва: 2010г. С.218-221 (вклад автора 50%).

Патенты

1. Пат. 2393297 Российская Федерация, МПК5' Е 02 D 27/01/ Фундамент / ронозин Я.А., Порошин О.С., Мельников Р.В.; опубл. 27.06.2010г, Бюл. №18.

Свидетельства

1. Свид. 2010612233 Российская Федерация. Взаимодействие цилиндрического инарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием, моделируемым ипотезой Винклера / Пронозин Я.А., Гербер А.Д., Порошин О.С.; опубл. 25.03.2010.

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 № 710.

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

ВВЕДЕНИЕ

1. ЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Фундаменты-оболочки

1.1.1 Общие сведения о фундаментах-оболочках

1.1.2 Классификация фундаментов-оболочек

1.1.3 Достоинства и недостатки фундаментов-оболочек и область их рационального применения

1.2 Применение оболочек как строительных систем

1.2.1 Понятие оболочек. Классификация

1.2.2 Методы расчета оболочек

1.2.3 Пологие оболочки

1.3 Композиционные материалы с фиброй (КМФ)

1.3.1 Общие сведения о КМФ

1.3.2 Классификация и свойства КМФ

1.3.3 Применение КМФ при усилении зданий и сооружений

1.3.4 Применение КМФ при новом строительстве

1.3.5 Основные положения расчета железобетонных элементов, усиленных КМФ 39 Выводы по главе 1 42 Цель и задачи диссертационной работы

2. РАСЧЕТ БИНАРНЫХ ФУНДАМЕНТОВ-ОБОЛОЧЕК

2.1 Общие положения

2.2 Расчетная модель БФО. Дифференциальное уравнение деформирования бинарной оболочки

2.3 Методика решения дифференциального уравнения взаимодействия БФО с грунтовым основанием

2.3.1 Способ определения неизвестной силы ^дифференциального уравнения взаимодействия БФО с грунтовым основанием

2.3.2 Законы изменения толщины железобетонной оболочки 5(х) в пролете

2.3.3 Законы распределения коэффициента постели к(х) под оболочкой

2.3.4 Численная реализация метода расчета взаимодействия БФО с грунтовым основанием

2.4 Автоматизированный способ расчета взаимодействия БФО с грунтовым основанием

2.5 Исследование влияния неравномерного нагружения на деформации грунтового основания 69 Выводы по главе 2 74 3. АНАЛИЗ НДС БИНАРНОЙ ОБОЛОЧКИ

3.1 Общие положения

3.2 Влияние цилиндрической жесткости оболочки Д^на взаимодействие БФО с грунтовым основанием

3.3 Влияние осевой жесткости силовой мембраны Ем-Ам на взаимодействие БФО с грунтовым основанием, моделируемым коэффициентом постели

3.4 Влияние стрелы подъема оболочки/на взаимодействие БФО с грунтовым основанием, моделируемым коэффициентом постели

3.5 Влияние переменности жесткости оболочки 0(х) по длине на взаимодействие БФО с грунтовым основанием, моделируемым коэффициентом постели

3.6 Влияние распределения коэффициента постели под оболочкой на взаимодействие БФО с грунтовым основанием, моделируемым коэффициентом постели 96 Выводы по главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БИНАРНОГО ФУНДАМЕНТА-ОБОЛОЧКИ С

ГРУНТОВЫМ ОСНОВАНИЕМ

4.1 Экспериментальные исследования взаимодействия БФО с грунтовым основанием

4.1.1 Опытная площадка и задачи экспериментов

4.1.2 Крупномасштабная модель БФО

4.1.3 Технология изготовления бинарных фундаментов-оболочек

4.1.4 Приборы и оборудование

4.1.5 Порядок проведения экспериментов

4.1.6 Результаты экспериментальных исследований

4.1.6.1 Контактные давления на границе фундамент — основание

4.1.6.2 Осадки и деформации бинарного фундамента-оболочки и жесткой монолитной плиты

4.1.6.3 Напряженно-деформированное состояние основания 125 Выводы по части 4.

4.2 Сопоставление экспериментальных и теоретических данных

4.2.1 Оценка использования различных коэффициентов постели

4.2.2 Применение программы Plaxis 8.0 для расчета БФО

4.2.3 Теоретические усилия растяжения в мембране. Горизонтальное перемещение продольного ребра

4.2.4 Поведение БФО при нагрузках, превышающих расчетные величины

Выводы по части 4.

Актуальность задачи. По статистике за последние 40 лет пик рождаемости в Росси приходился на 1983-1988 годы. По истечении 20-25 лет поколение молодых людей начинает формировать самостоятельные семьи, что напрямую связано с решением жилищного вопроса, который до недавнего времени стоял крайне остро. В связи с увеличение темпов и объемов строительства, а так же развитием системы ипотечного кредитования в последние годы жилье стало более доступным. Однако его стоимость по-прежнему остается высокой.

Перед строителями и проектировщиками стоит сложная задача: снижение стоимости жилья при сохранении высокого уровня его надежности. Одним из первых шагов в направлении решения указанной проблемы является увеличение этажности жилых зданий. Также широкое внедрение в практику жилищного строительства получили монолитно-каркасные дома с легкими ограждающими конструкциями. Квартиры в таких домах стоят на 15-20% ниже, чем в аналогичных кирпичного исполнения.

Одной из наиболее затратных конструкций во многих областях строительства остается фундамент. Расходы на материалы фундамента в среднем достигают 10-20% от общего расхода железобетона на сооружение. Также в связи с растущими темпами строительства ввиду недостаточного уровня квалификации проектировщиков увеличиваются отказы отдельных элементов или строительных объектов в целом. Около половины всех отказов сооружений связаны с ошибками при проектировании и строительстве фундаментов.

Также трудности при проектировании и строительстве фундаментов в условиях Сибири и Дальнего Востока связаны со сложными инженерно-геологическими условиями. В связи с этим проектировщики для строительства на слабых грунтах зачастую вынуждены применять плитные, свайные или комбинированные свайно-плитные фундаменты. Недостатками данных типов фундаментов являются высокая материалоемкость и низкая удельная несущая способность.

Повышение эффективности фундаментостроения, т.е. снижение материальных и трудовых затрат, уменьшение сроков строительства, увеличение надежности, снижение нагрузки на окружающую среду, возможно по нескольким направлениям, одним из которых является применение новых конструктивных форм и высокотехнологичных материалов.

Актуальной задачей в этой связи является внедрение в практику строительства фундаментов в виде пологих тонкостенных оболочек на грунтовом основании, вогнутых по отношению к грунту, работающих преимущественно на растяжение, в составе сплошных фундаментов. Широкое внедрение таких фундаментов в практику строительства сдерживается рядом причин:

- недостаточная теоретическая и экспериментальная изученность напряженно-деформированного состояния фундаментов-оболочек и грунтового основания при их взаимодействии; отсутствие научных основ расчета и практики реального проектирования тонкостенных криволинейных фундаментных конструкций;

- высокая технологичность и требуемая культура производства при строительстве фундаментов-оболочек.

Внедрение в практику строительства тонкостенных пологих фундаментов-оболочек, работающих в составе сплошных фундаментов преимущественно на растяжение, позволит снизить сроки и затраты на строительство, повысить надежность сооружений, возводимых на слабых грунтах, решить ряд геотехнических задач, обозначенных сложными инженерно-геологическими условиями.

Объект исследования: пологие вогнутые по отношению к грунту цилиндрические бинарные фундаменты-оболочки (БФО), работающие преимущественно на растяжение, в составе сплошных фундаментов.

Предмет исследования: взаимодействие пологих цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек с глинистым грунтом основания на этапах их устройства и эксплуатации.

Цель диссертационной работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований оценить работу пологих цилиндрических бинарных фундаментов-оболочек на глинистых грунтах и разработать метод расчета, обеспечивающий надежность их эксплуатации при статических нагрузках.

Задачи исследований:

- разработать конструкцию бинарного фундамента-оболочки, состоящего из опорного контура, железобетонной оболочки и внешней силовой мембраны;

- разработать и численно реализовать метод расчета бинарного фундамента-оболочки на грунтовом основании с использованием гипотезы Винклера;

- на основе теоретических исследований выявить влияние жесткостных, геометрических, конструктивных параметров бинарного фундамента-оболочки на осадки его элементов и работу системы «грунтовое основание - фундамент-оболочка»;

- разработать методику и провести экспериментальные исследования взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым грунтом основания в полевых условиях на крупномасштабных моделях с целью сопоставления результатов с теоретическими данными и внедрения в практику усиления фундаментов зданий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана конструкция эффективного фундамента для зданий и сооружений с регулярной сеткой стен или колонн в виде системы вогнутых по отношению к грунту бинарных оболочек, заключенных в опорном контуре, в качестве основного несущего элемента которых используется мембрана из высокопрочных композитных материалов с фиброй;

- разработан и численно реализован метод расчета бинарного фундамента-оболочки на грунтовом основании, моделируемом коэффициентом постели, основанный на лапласовом давлении нити на криволинейную поверхность. Численная реализация метода представлена в виде программы для ЭВМ;

- выявлены закономерности влияния жесткостных, геометрических, конструктивных параметров бинарного фундамента-оболочки на взаимодействие с грунтовым основанием. При уменьшении осевой жесткости мембраны с 35*107 Н до 3,5-7 О7 Н просматривается увеличение осадки опорного контура в пределах 33%;

- на основании выполненных полевых экспериментальных исследований на крупномасштабных моделях подтверждена применимость разработанного метода расчета и высокая эффективность бинарных фундаментов-оболочек при строительстве и усилении фундаментов зданий.

Достоверность защищаемых положений обеспечивается:

- применением в работе методов исследования, основанных на современных представлениях о механике деформирования грунтов;

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

- сопоставлением полученных данных с результатами других исследователей;

- сопоставлением результатов теоретических и численных решений с экспериментальными данными.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный метод расчета бинарных фундаментов-оболочек на глинистых грунтах обеспечивает надежность проектных решений. Предложено новое конструктивное решение фундамента-оболочки, патентная новизна которого подтверждена патентом на изобретение РФ (2010 г.).

Результаты исследований применены:

- при разработке проектной документации усиления фундаментов исторического здания Тюменской государственной академии культуры, искусств и социальных технологий (ГОУ ВПО ТГАКИСТ); в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете (ТюмГАСУ) при выполнении дипломных проектов по специальности 270102 - «Промышленное и гражданское строительство»;

- в региональном конкурсе студенческих научных работ (г. Тюмень, 2009г.).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на VI, VII, VIII, IX научных конференциях молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ (г. Тюмень, 2007, 2008, 2009, 2010), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (г. Тюмень, 2008, 2009, 2010), на конференции по геотехнике для молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения» (г. Санкт-Петербург, 2010), на Международной научной конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (г. Волгоград, 2010).

Личный вклад автора состоит:

- в разработке конструкции бинарного фундамента-оболочки;

- в подготовке приборной базы, проведении и получении результатов натурных экспериментальных исследований, их анализе и обобщении;

- в разработке 'метода расчета взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием.

На защиту выносятся:

- конструкция бинарного фундамента-оболочки;

- метод расчета взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с грунтовым основанием;

- закономерности влияния параметров бинарного фундамента-оболочки на взаимодействие с грунтовым основанием;

- результаты полевых исследований взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым грунтом основания.

Публикации. Основные результаты работы изложены в 8 научных I статьях, 2 из которых в изданиях перечня ВАК. По результатам работы получен 1 патент на изобретение, 1 свидетельство на программу для ЭВМ, зарегистрированные в Федеральном институте промышленной собственности РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и шести приложений. Работа содержит 152 страницы машинописного текста, 76 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 107 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструкция бинарного фундамента-оболочки, представляющего собой железобетонный опорный контур с заключенной в нем бинарной оболочкой, связанной с ним шарнирно. Бинарная оболочка состоит из свободно лежащей железобетонной оболочки и силовой мембраны из композиционного материала с фиброй, уложенной поверх оболочки и зафиксированной в ребрах опорного контура. В данной конструкции происходит разделение функций в общей работе бинарной оболочки на работу центрально растянутой мембраны и свободно лежащей изгибаемой оболочки. Мембрана воспринимает реактивное давление, возникающее под оболочкой, трансформирует его в усилие растяжения и передает на опорный контур. Таким образом, в работу включается весь объем грунта под сооружением.

2. Разработан и численно реализован метод расчета бинарных фундаментов-оболочек на грунтовом основании, моделируемом коэффициентом постели, основанный на Лапласовом давлении нити на криволинейную поверхность. Численная реализация выполняется в оригинальном программном продукте, созданном в среде Delphi на языке Паскаль. Расчет производится в автоматическом режиме при вводе необходимых исходных данных о конструкции фундамента, нагрузкам на него и свойствам грунтового основания. Расчетом определяется осадка, реактивные давления под подошвой, усилие натяжения мембраны, изгибающие моменты и поперечные силы в оболочке.

3. Выявлено, что на работу бинарного фундамента-оболочки значительное влияние оказывает осевая жесткостью мембраны Ем-Ам, стрела подъема оболочки / и переменная по длине оболочки цилиндрическая жесткость D(x). В меньшей степени влияние оказывает значение цилиндрической жесткости оболочки DaQ=const. Существует пороговое значение осевой жесткости мембраны, ниже которого оболочка из совместной работы с опорным контуром выключается, что необходимо учитывать при проектировании. Увеличение стрелы подъема оболочки уменьшает осадки бинарного фундамента-оболочки и способствует более равномерному распределению реактивных давлений под оболочкой, а также приводит к уменьшению максимальных изгибающих моментов в оболочке. Оптимальным является соотношение 1/8</7/<1/5, где /— стрела подъема оболочки, / — пролет оболочки. Увеличение жесткости оболочки И(х) от края к центру улучшает ее работу по отношению к конструкции с постоянной жесткостью. Наиболее эффективными является «серповидное» очертание сечения оболочки с трехкратным уменьшением высоты сечения от середины к краям.

4. Установлено, что нагружение оболочкой грунтового основания является пригрузом для основания под ребрами опорного контура, что существенно, до 40%, повышает его расчетное сопротивление Я. Бинарный фундамент-оболочка является саморегулируемой конструкцией: при увеличении осадок опорного контура увеличивается доля включения в работу бинарной оболочки, при этом расчетное сопротивление грунта Я под опорным контуром возрастает. Таким образом, максимальное среднее давление под бинарным фундаментом-оболочкой не должно превышать Я, определяемого согласно СНиП и СП для плитных фундаментов.

5. Разработанный метод расчета бинарного фундамента-оболочки позволяет с достаточно высокой точностью, до 20%, прогнозировать его взаимодействие с глинистым грунтом основания под нагрузкой. Наиболее адекватный прогноз взаимодействия бинарного фундамента-оболочки с глинистым основанием дает использование коэффициента постели, равного для опорного ребра и бинарной оболочки, вычисленного по фактическим средним осадкам и соответствующим давлениям. Таким образом, коэффициент постели должен определяться из предварительного расчета осадки фундамента, максимально учитывающего фактическую деформируемость грунтового основания.

1. Александров, A.B. Сопротивление материалов/ A.B. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин. — М.: Высшая школа. 2003. — 560с.

2. Баранов, Д.С. Руководство по применению прямого метода измерений давлений в сыпучих средах и грунтах/ Д.С. Баранов. — М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1965.

3. Беллман, Р. Введение в теорию матриц/ Р. Беллман. — М.: Мир. 1972. -367 с.

4. Бидерман, B.JI. Механика тонкостенных конструкций. Статика/ B.JI. Бидерман. М.: Машиностроение, 1977. - 488с.

5. Борликов, Г.М. Экспериментальные исследования совместной работы фундамента с оболочкой и песчаного основания: автореф. дис. . канд. техн. наук/ Г.М. Борликов. — Новочеркасск, 1971.

6. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов/ И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. М.: Наука. - 2007. - 708 с.

7. Вашошкин, С.Г. Особенности взаимодействия многоволновых фундаментов-оболочек с основанием: дис. . канд. техн. наук/ С.Г. Вашошкин, Г.С. Варданян. Днепропетровск, 1985.

8. Варданян, Г.С. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности/ Г.С. Варданян, В.И. Андреев, Н.М. Атаров, A.A. Горшков. М.: АСВ. - 1995. - 572с.

9. Власов, В.З. Балки, плиты и оболочки на упругом основании/ В.З. Власов, H.H. Леонтьев. М.: Физматгиз, 1960. — 490 с.

10. Герсеванов, И.М. К вопросу о бесконечно длинной балке на упругой почве, нагруженной силой/ И.М. Герсеванов, Я. А. Мачерет// Гидротехническое строительство. 1935. — №10; Сборник трудов фундаментостроения. - М.: Госстройиздат, 1937. — №8.

11. Голли, A.B. Методика измерения напряжений и деформаций в грунтах: учебное пособие/ A.B. Голли. Л.: ЛИСИ, 1984. - 53с.

12. Гольденвейзер, А.Л. Теория упругих тонких оболочек/ А.Л. Гольденвезер. Наука, 1976.

13. Гончаров, В.Л. Теория интерполирования и приближения функций/ В.Л. Гончаров. М.-Л.: ОНТИ - 1934. - 316 с.

14. 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. - С. 13-16.

15. Гончаров, Ю.М. Эффективные конструкции фундаментов на вечномерзлых грунтах/ Ю.М. Гончаров, Г.В. Шарапов, В.Г. Тарасюк. -Новосибирск.: Наука, 1988. 190с.

16. Горбунов Посадов, М.И. О совместной работе оснований и сооружений/ М.И. Горбунов - Посадов, С.С. Давыдов// Генеральные доклады VIII Международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению. — М.: Стройиздат, 1975. - С. 32-83.

17. Горбунов-Посадов, М.И. Балки и плиты на упругом основании/ М.И. Горбунов-Посадов. — М.: Машстройиздат. — 1949. — 328 с.

18. Горбунов-Посадов, М.И. Метод решения смешанной задачи теории упругости и теории пластичности грунтов/ М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова, В.И. Соломин// Основания, фундаменты и механика грунтов. -1971,-№2.

19. Горбунов-Посадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании/ М.И. Горбунов-Посадов и др.. — М.: Стройиздат. — 1984.

20. Горчаков, Г.И. Строительные материалы/ Г.И. Горчаков, Ю.М. Баженов. — М.: Стройиздат. — 1986. — 688с.

21. ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости. -М.: Минстрой, 1996.

22. Госькова, Г.С. Мессдозы для измерения статических давлений в грунтах/ Г.С. Госькова// Основания и фундаменты зданий в условиях стр-ва Томска. Томск, 1977.-С.105-111.

23. Гусак, A.A. Справочник по Высшей математике/ A.A. Гусак, Г.М. Гусак, Е.А. Бричников. -Мн.: ТетраСистемс, 2000. 640с.

24. Далматов, Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты/ Б.И. Далматов. Л.: Стройиздат, 1988. — 415с.

25. Дарков, A.B. Сопротивление материалов/ A.B. Дарков, Г.С. Шпиро. — М.: Высшая школа. 1975. - 654с.

26. Датеманн, Дж. Программирование в среде Delphi/ Дж. Датеманн, Дж. Мишел, Д. Тейлор. Киев: ДиаСофт. - 1995. - 608 с.

27. Демидов, С.П. Теория упругости/ С.П. Демидов. — М.: Высшая школа. -1979.-432с.

28. Дзядык, В.К. Введение в теорию равномерного приближения функций полиномами/ В.К. Дзядык. М.: Наука. — 1977. — 512 с.

29. Егоров К.Е. О деформации основания конечной толщины/ К.Е. Егоров// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1961. - №1.

30. Есипов, A.B. Взаимодействие микросвай с грунтовым основанием при усилении фундаментов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/ A.B. Есипов; ТюмГАСА. — Тюмень, 2001. — 159с.

31. 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. — С. 8-10.

32. Икрин, В.А. Сопротивление материалов с элементами теории упругости и пластичности/ В.А. Икрин. M.: АСВ. - 2004. - 424с.

33. Ильин, В.А. Аналитическая геометрия/ В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. М.: Физматлит. - 2002. - 240 с.

34. Ильин, В.А. Линейная алгебра/ В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. — М.: Физматлит. 2002. - 248 с.

35. Кан, С.Н. Устойчивость оболочек/ С.Н. Кан, Бырсак К.Е. и др. -Харьков, 1970- 156с.

36. Каплан, И.А. Практические занятия по высшей математике/ И.А. Каплан. Харьков: ХГУ. - 1967. - 947 с.

37. Колку нов, Н.В. Элементы теории оболочек/ Н.В. Колкунов. Л.: Стройиздат, 1975.

38. Конкин, A.A. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы/ A.A. Конкин. М.: Химия. - 1974. - 376с.

39. Коренев, Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упругом основании/ Б.Г. Коренев. — М.: Госстройиздат. — 1954.

40. Костенко, H.A. Сопротивление материалов/ H.A. Костенко, C.B. Балясникова, Ю.Э. Волошановская. М.: Высшая школа. - 2004. - 430с.

41. Криворотое, А.П. О методике измерения давлений в грунтах/ А.П. Криворотов// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. - № 1. -С.6-7.

42. Крыжановский, В. К. Производство изделий из полимерных материалов/ В. К. Крыжановский и др. СПб.: Профессия. - 2007. - 235с.

43. Кудрявцев, Л.Д. Курс математического анализа/ Л.Д. Кудрявцев. М.: Дрофа. - 570 с.

44. Лазебник, Г.Е. Комплекс приборов и устройств для измерения давления грунта/ Г.Е. Лазебник, A.A. Смирнов, Д.Г. Иванов// Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1973. № 2.

45. Липовцев, Ю.В. Прикладная теория упругости/ Ю.В. Липовцев, М.Ю. Русин. М.: Дрофа. - 2008. - 448 с.

46. Лурье, А.И. Теория упругости/ А.И. Лурье. — М.: Наука. 1970. - 940 с.

47. Мангушев, P.A. Современные свайные технологии: учебное пособие/ P.A. Мангушев, A.B. Ершов, А.И. Осокин. М.: АСВ, 2007. - 160с.

48. Микульский, В.Г. Строительные материалы/ В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов, В.Н. Куприянов, Л.П. Орентлихер, Р.З. Рахимов, Г.П. Сахаров, В.М. Хрулев. М.: АСВ. - 2000. - 536с.

49. Минорский, В.П. Сборник задач по высшей математике/. В.П. Минорский. — М.: Физматлит. — 2006. 336 с.

50. Мурзенко, Ю.Н. Упругопластическое состояние основания при полосовой нагрузке. Т. 328/ Ю.Н. Мурзенко// Труды НПИ. — Новочеркасск. -С. 3-19.

51. Погорелов, А. И. Дифференциальная геометрия/ А. И. Погорелов. М.: Наука.- 1974.-176 с.

52. Погорелов, В.И. Строительная механика тонкостенных конструкций/ В.И. Погорелов. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 258с.

53. Полянин, А.Д. Методы решения нелинейных уравнений математической физики и механики/ А.Д. Полянин, В.Ф. Зайцев, А.И. Журов. М.: Физматлит. - 2005. - 256 с.

54. Пронозин, Я.А. Исследование работы площадных фундаментов в виде вогнутых пологих оболочек: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/ Я.А. Пронозин; ТюмГАСУ. Тюмень, 2001. -151с.

55. Пронозин, Я.А. Цилиндрические фундаменты-оболочки/ Я.А. Пронозин. М.: АСФ, 2010. - 168с.

56. Пузыревский, H.H. Расчеты фундаментов/ H.H. Пузыревский. — ЛНИП. -1923.

57. Рапаков, Г. Г. Программирование на языке Pascal/ Г.Г. Рапаков, С.Ю. Ржеуцкая. СПб.: БХВ-Петербург. - 2004. - 480 с.

58. Рашевский, П.К. Курс дифференциальной геометрии/ П.К. Рашевский. М.: ГИТТЛ. - 1950. - 428 с.

59. Ржаницын, А.Р. Пологие оболочки и волнистые настилы/ А.Р. Ржаницын. М.: Стройиздат, 1960. - 128с.

60. Рыбьев, И.А. Общий курс строительных материалов/ И.А. Рыбьев, Т.Н. Арефьева и др. М.: Высшая школа. - 1987. - 584с.

61. Сабиров, P. X. Технология ремонта и усиления сгустителей калийной промышленности/ Р.Х. Сабиров, В.Л. Чернявский, Л. И. Юдина// Химическая промышленность. 2002. - № 2. - С. 1-5.

62. Сайфулин, P.C., Неорганические композиционные материалы/ P.C. Сайфулин. М.: Химия. - 1983. - 280с.

63. Самарский, A.A. Методы решения сеточных уравнений/ A.A. Самарский, Е.С. Николаев. М.: Наука. - 1978. - 592 с.

64. Сергеев, Е.М. Инженерная геология СССР. Том 2. Западная Сибирь/ Е.М. Сергеев. М.: Издательство Московского университета, 1976. - 495с.

65. Симвулиди, И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании/ И.А. Симвулиди. М.: Высшая школа. - 1973.

66. Синицын, А.П. Расчет балок и плит на упругом основании/ А.П. Синицын. М.: Стройиздат. - 1973. - 176 с.

67. Смирнов, В.И. Курс высшей математики (том 1)/ В.И. Смирнов. М.: Наука.-1974.-479 с.

68. Смирнов, В.И. Курс высшей математики (том 3)/ В.И. Смирнов. — М.: Наука.-1974.-324 с.

69. Смирнов, М.М. Задачи по уравнениям математической физики/ М.М. Смирнов. М.: Наука. - 1973. - 399 с.

70. СНиП 2.02.01 — 83*. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат. — 1995.

71. Соболев, СЛ. Уравнения математической физики/ C.JT. Соболев. М.: Наука. - 1966.-442 с.

72. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. Свод правил по проектированию и строительству. М.: ФГУП ЦПП. - 2005 - 130 с.

73. Стаин, В.М. Определение давления грунта на мембрану мессдозы, заделанной в жесткое основание/ В.М. Стаин// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. - № 6. — С.9-10.

74. Тарикулиев, З.Я. Исследование характеристик мессдоз для измерения напряжений в грунтах при отрицательных температурах/ З.Я. Тарикулиев, В.В. Лифанов// Исследования напряженно-деформир. состояния оснований и фундаментов. Новочеркасск, 1977. - С.40-44.

75. Тетиор, А.Н. Исследование оболочки отрицательной гауссовой кривизны на упругом основании/ А.Н. Тетиор// Строительное проектирование промышленных предприятий. 1968. - № 2.

76. Тетиор, А.Н. Исследование фундаментов сооружений башенного типа/ А.Н. Тетиор // Сборник докладов I конференции молодых ученых Уральского промстройниипроекта. Свердловск, 1968

77. Тетиор, А.Н. Некоторые вопросы прочности свай-оболочек/ А.Н. Тетиор, С.Н. Орешников// Энергетическое строительство. — 1970. № 6.

78. Тетиор, А.Н. Несущая способность анкерных фундаментов-оболочек/ А.Н. Тетиор, В.В. Павлов// Энергетическое строительство. 1970. - № 6.

79. Тетиор, А.Н. Фундаменты-оболочки/ А.Н. Тетиор. М.: Стройиздат, 1975.- 136с.

80. Тихонов, А.Н., Уравнения математической физики/ А.Н. Тихонов, A.A. Самарский. М.: Наука. — 1977. - 735 с.

81. Уманский, A.A. О расчете балок на упругом основании/ A.A. Уманский. М.: Госстройиздат. - 1938.

82. Ухов, С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие для строит, спец. Вузов/ С.Б. Ухов, В.В. Семенов, В.В. Знаменский и др.; Под ред. С.Б. Ухова. 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк. - 2004. — 566с.

83. Федоров, И.В. Некоторые задачи упругопластического распределения напряжений в грунтах, связанные с расчетом оснований/ И.В. Федоров// Сборник института механики АН СССР. Т. XXVI. М. - 1958. - С. 204-215.

84. Филин, А.П. Элементы теории оболочек. Изд. 2-е, доп. И прераб./ А.П. Филин. JL: Стройиздат, 1975. - 256с.

85. Хаютин, Ю.Г. Применение углепластиков для усиления строительных конструкций/ Ю.Г. Хаютин, B.JI. Чернявский, Е.З. Аксельрод //Бетон и железобетон. 2002. - № 6. - С. 17-20.

86. Цой, Б. Основы создания материалов со сверхвысокими физическими характеристиками/ Б. Цой, В. В. Лаврентьев. Энергоатомиздат. - 2004 -400с.

87. Цытович, H.A. Механика грунтов/ H.A. Цытович. М.: Высшая школа, 1983.-272с.

88. Чернявский, В.Л. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами/ В.Л. Чернявский, Ю.Г. Хаютин, Е.З. Аксельрод, В.А. Клевцов, Н.В. Фаткуллин. — М.: ООО «ИнтерАква». -2006.- 113 с.

89. Чернявский, B.JI. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами/ В.Л. Чернявский, Е.З. Аксельрод// Жилищное строительство. 2003. - № 2. - С. 15-16.

90. Шипачев, B.C. Основы высшей математики/ B.C. Шипачев. М.: Высшая школа. - 1994. — 479 с .

91. Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. Утверждена распоряжением Правительства РФ №1234-р от 28.08.03 г.

92. Banerje, S.P. Numerical analisis of doubly curved shells/ S.P. Banerje// IASS Symposium. Budapest, 1966

93. Barakal, S. A. Evaluation of the Performance of Concrete Structures Strengthened with FRP Composites/ S. A. Barakal, W. K. Binienda, S. R. Tysl// 15th ASCE Engineering Mechanics Conference. Columbia University, New York. - 2002. - June 2-5. - p. 9.

94. Candela F. The Shell Builder. Reinhold Publishing Co. N.Y. 1963

95. FRP Repair Materials and Methods. Concrete International. 2005. - vol. 27. -№ 1.-66 p.

96. Gabler, M. Hybrid FRP Bridges: Design, Analysis and Material Tests/ M. Gabler, J. Knippers// COBRAE Conference Stuttgart. 2007.

97. Kurian N. P. Design of foundation systems: principles and practices/ Kurian Nainan P. Alpha science international, 2005. - 83Op.

98. Kurian N. P. Shell foundation/ Kurian Nainan P. Narosa, 2006.

99. Kurian, N. P. Economy of Hyperbolic Paraboloidal Shell Footing/ Kurian Nainan P.// Geotechnical Engineering. 1977. - №8. - p. 39-53

100. Kurian, N. P. Shell foundations: geometry, analysis, design and construction/

101. Kurian Nainan P. Alpha science international, 2006. - 379p.

102. Mohammed S. Alansari. Paraboloid shell as footing/ Mohammed S. Alansari// Engineering Journal of University of Qatar. — 1999. — №12. — p. 55-74

103. Sondi, I. Hiperbolic poraboloidal shell footing for a building in Mombasa, Kenya/1. Sondi, M. Ratel// Indian concrete Journal. 1961. - №6