Гранько Олена Валеріївна. Напружено-деформований стан тривало навантажених лесових основ за умови їх підтоплення : Дис... канд. наук: 05.23.02 - 2008.
Анотація до роботи:
Гранько О.В. Напружено-деформований стан тривало навантажених лесових основ за умови їх підтоплення. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.02 – основи і фундаменти. – Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2008.
Дисертацію присвячено оцінюванню напружено-деформованого стану (НДС) замоклих лесових основ при їх тривалій експлуатації та розробці методів їх розрахунку. Шляхом лоткових і натурних досліджень встановлено, що при реконструкції будівель, за умови підтоплення, слід враховувати додатковий резерв несучої здатності лесової основи в разі її тривалого завантаження при співвідношенні середнього тиску під підошвою фундаменту до розрахункового опору замоклого природного ґрунту більше 0,65. Отримані лінійні емпіричні залежності підвищення механічних характеристик тривало обтиснених замоклих лесових ґрунтів від співвідношення середнього тиску під підошвою фундаменту до розрахункового опору замоклого природного ґрунту.
За результатами експериментально-теоретичних досліджень модифіковано деформаційну пружно-пластичну модель ґрунту для підвищення точності оцінювання НДС тривало обтиснених замоклих лесових основ фундаментів за допомогою МСЕ і кроково-ітераційних процедур. У межах методу пошарового підсумовування запропоновано нову методику визначення додаткових осідань основ при реконструкції будівель на тривало обтиснених ґрунтах. Цей підхід дозволяє зменшити приріст значень осідань основи при надбудові порівняно з нормативною методикою до 40%. Він враховує: ущільнення основи під фундаментом; визначення коефіцієнта z за міцністю ґрунту; змінність модуля деформації ґрунту в усьому діапазоні напруг, який сприймає основа. Результати досліджень реалізовані у вигляді “Рекомендацій з розрахунку замоклих лесових основ фундаментів будівель, які підлягають реконструкції” та впроваджені на 14 об’єктах реконструкції.
Викладені дослідження свідчать про розв’язання в дисертації наукової задачі з удосконалення розрахунково-теоретичної методики оцінювання напружено-деформованого стану замоклих лесових основ фундаментів при їх тривалій експлуатації. Вони дозволяють зробити наступні висновки.
1. При обтисненні замоклих лесових основ будівлями понад 10 років за співвідношення середнього тиску під підошвою фундаменту до розрахункового опору ґрунту природної структури р/R0,65внаслідок зменшення коефіцієнта пористості й виникнення нових водно-колоїдних зв’язків між частками утворюється зона ізотропного ґрунту з підвищеними величинами характеристик, товщина якої не перевищує половини ширини фундаменту і складає 0,35-0,50 м. Доведено логарифмічний вид залежності збільшення граничного опору основи від щільності сухого ґрунту, але при величині d1,60 г/см3 ефект ущільнення й зміцнення ґрунту під фундаментом стає несуттєвим.
2. Вперше рекомендовано при проектуванні збільшення навантаження на існуючі фундаменти будівель з часом експлуатації понад 10 років за умови співвідношення р/R0,65 множенням величин модуля деформації й питомого зчеплення природного лесового ґрунту в замоклому стані на коефіцієнти їх зростання, що є лінійними функціями від співвідношення р/R, враховувати їх величини після тривалого обтиснення. Значення кута внутрішього тертя ґрунту обтисненої основи постійне чи збільшується на 1-2.
3. Для оцінювання НДС тривало обтиснених замоклих лесових основ фундаментів за допомогою МСЕ і кроково-ітераційних процедур модифіковано деформаційну пружно-пластичну модель, відмінності якої від прототипу наступні: немає необхідності врахування геометричної нелінійності ущільнення ґрунту на етапі влаштування фундаменту та зведення будівлі; релаксації напруг у масиві після нього не відбувається; модель відбиває стан замоклого ґрунту при тривалому статичному тиску на нього; геометрична інтерпретація граничних співвідношень дотичної й нормальної напруг на октаедричних площадках відносно діагоналі простору головних напруг являє собою два паралельні конуси, внутрішній з яких відповідає ґрунту природної структури, а зовнішній – ґрунту після тривалого обтиснення. Параметри моделі встановлюють інтерпретацією логарифмічною функцією даних випробувань ґрунту на стиснення у режимі, що відповідає експлуатації основ, а граничні співвідношення дотичної і нормальної напруг – апроксимацією даних прямого зрушення ґрунту лінійною функцією.
4. Для прогнозу зміцнення тривало обтиснених замоклих лесових ґрунтів і збільшення тиску на них доведено можливість підвищення точності оцінювання НДС таких основ у межах рішення вісесиметричної задачі МСЕ відповідно до розрахункових схем класу “Робота ґрунту з обмеженою можливістю його бічного витиснення з-під фундаменту”. В області під підошвою фундаменту змодельовані значення модуля деформації та щільності скелету ґрунту дещо менші за дані натурного експерименту, а нижче ущільненої зони – навпаки.
5. Запропоновано нову методику визначення додаткових осідань основ при реконструкції будівель на тривало обтиснених замоклих лесових ґрунтах, яка дозволяє зменшити приріст значень осідань основи при надбудові до 40% порівняно з нормативною методикою. Вона базується на методі пошарового підсумовування та враховує: закономірності зміцнення основи під фундаментом; визначення коефіцієнта z, що бере до уваги відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі, за його міцністю; змінність модуля деформації в усьому діапазоні напруг, який сприймає основа. Геодезичні спостереження за об’єктами надбудов, показали, що розрахунок їх додаткових осідань за цією методикою дає задовільну збіжність з даними нівелювання.
6. Результати досліджень реалізовані у вигляді “Рекомендацій з розрахунку замоклих лесових основ фундаментів будівель, які підлягають реконструкції”, що містять методику визначення розрахункового опору ґрунту й додаткових осідань основи при реконструкції будівель з урахуванням закономірностей утворення ущільненої зони під підошвою фундаментів й особливостей замоклих лесових ґрунтів, зміни параметрів існуючої конструктивної схеми споруди тощо, та на 14 об’єктах реконструкції (7 надбудов, 4 перепрофілізації споруд та ін.). Економічний ефект при цьому склав близько 124800 грн.
Публікації автора:
Яковлєв А.В., Винников Ю.Л., Гранько О.В. Використання існуючих основ та фундаментів при реконструкції будівель і споруд// Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2003. – Вип. 13. – С. 93-95.
Дослідження наведених параметрів лесових основ при їх тривалому обтисненні/ Ю.Л. Винников, А.В. Яковлєв, О.В. Гранько, В.А. Титаренко// Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 61. – Т. 1. – К.: НДІБК, 2004. – С. 33-36.
Винников Ю.Л., Гранько О.В. Натурні дослідження тривало обтиснених замочених лесових основ фундаментів будівель// Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2004. – Вип. 14. – С. 66-68.
Гранько О.В. Зміна значень фізико-механічних показників лесових суглинків під фундаментами за умов підтоплення// Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2005. – Вип. 15. – С. 126-129.
Винников Ю.Л., Яковлєв А.В., Гранько О.В. Пропозиції щодо уточнення розрахунку осідань основ при реконструкції будівель// Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 63. – К.: НДІБК, 2005. – С. 55-58.
Винников Ю.Л., Гранько О.В., Стешенко А.М. Модельні дослідження взаємодії тривало завантажених штампів із замоклими лесовими суглинками// Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – Вип. 17. – С. 143-147.
Винников Ю.Л., Гранько О.В. Лоткові дослідження взаємодії тривало завантажених штампів із замоклими лесовими суглинками// Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. – Зб. наук. праць. – Вип. 14. – Рівне: НУВГП, 2006. – С. 397-403.
Гранько О.В., Винников Ю.Л. Модель стану тривало обтисненого замоклого лесового ґрунту та її чисельна реалізація// Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2007. – Вип. 19. – С. 31-37.
Гранько Е.В., Яковлев А.В. Резервы несущей способности длительно обжатых замоченных лёссовых грунтов при реконструкции зданий// Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях. – Тр. междунар. научно-техн. конф. – Т. 3. – Уфа: БашНИИстрой., 2006. – С. 23-28.
Гранько Е.В., Яковлев А.В. Влияние длительного обжатия на замоченные лёссовые грунты// Проблемы проектирования и строительства геотехнических объектов в условиях центрально-черноземного региона России. – Тр. междунар. научно-техн. конф. – Липецк: ЛПИ, 2007. – С. 48-51
Гранько Е.В. Особенности поведения замоченных лёссовых грунтов при длительном обжатии// Геотехнические проблемы ХХI века в строительстве зданий и сооружений. – Тр. междунар. научно-техн. конф. – Пермь: Астер, 2007. – С. 112-117.
Рекомендації з розрахунку замоклих лесових основ фундаментів будівель, які підлягають реконструкції (до СНиП 2.02.01-83* “Основания зданий и сооружений”)/ Ю.Л. Винников, А.В. Яковлєв, О.В. Гранько – Полтава: ПолтНТУ, 2007. – 12 с.
