Моделирование механического поведения систем "плитно-свайный фундамент - грунтовое основание"

• Автор: Гусев, Георгий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ проблемы разработки и применения математических моделей расчета систем «фундамент - грунтовое основание»
1.1 Состояние вопроса
1.2 Применение системного подхода для оценки механического поведения фундаментов на грунтовом основании
1.3 Расчетные схемы и программные комплексы
1.4 Механические свойства материалов системы «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
1.5 Выводы по главе
Глава 2. Математическое моделирование механического поведения систем «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
2.1 Постановка краевой задачи о напряженно-деформированном состоянии системы «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
2.2 Численная реализация решения краевых задач
2.3 Примеры расчета напряженно-деформированного состояния системы «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Модель свайного поля как ортотропной среды с эффективными характеристиками
3.1 Постановка краевой задачи о напряженно-деформированном состоянии системы «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
3.2 Анализ эффективных свойств среды, замещающей свайное поле с грунтовым массивом в межсвайном пространстве в составе системы ФГО
3.3 Результаты расчета систем ФГО по модели с эффективными
характеристиками

3.4 Исследование устойчивости, адекватности и области применимости
модели с эффективной средой
3.5 Выводы по главе
Глава 4. О распределении реакций грунтового основания между элементами системы «плитно-свайный фундамент - грунтовое основание»
4.1 Постановка краевой задачи о напряженно-деформированном состоянии системы «фундамент - грунтовое основание»
4.2. Результаты расчетов
4.3 Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение
Математическое моделирование как один из основных методов описания окружающей действительности широко используется для решения различных прикладных задач, в частности, описания механического поведения строительных конструкций.
Достоверная оценка надежности и эксплуатационной безопасности сооружений на всех этапах проектирования возможна только при использовании совокупности сложных структурных математических моделей систем «здание - фундамент - грунтовое основание», различающихся набором лежащих в их основе гипотез, уровнем абстрагирования, адекватностью и областью применимости.
Модели деформационного поведения систем «здание — плитно-свайный фундамент — грунтовое основание», представленные в нормативной литературе (СНиП, СП, ГОСТ), дают достоверную оценку в ограниченной области исследуемых задач, не охватывая весь спектр возникающих при проектировании таких конструкций вопросов.
При анализе такого рода систем уже на начальных этапах проектирования возникает ряд трудностей:
• Математические модели, представленные в нормативной документации, не обладают возможностью оперативно и с необходимой точностью анализировать поведение систем с большим (порядка нескольких тысяч) количеством свай в составе свайных полей, объединенных фундаментной плитой. Особенно остро данная проблема проявляется на начальном этапе проектирования при попытке оценки поведения различных вариантов конструктивных решений для объекта моделирования.
■ Большинство моделей, предложенные в СНиПах, опираются на исследование поведения единичной сваи и обобщении полученных результатов на свайное поле в целом. Такой подход является

бетонных и железобетонных элементов. Инженерно-геологические элементы в составе грунтового основания различны по гранулометрическому, химическому составам, показателям пористости, влажности, характеру наслоения и залегания, реологическим свойствам и т.д. Также грунтовое основание обладает, в определенной степени, изменчивостью свойств. Грунтовый массив является трехфазной средой с механическими свойствами, которые могут меняться в пространстве и времени под действием как внешних, так и внутренних факторов. На практике чаще всего реальную неоднородную среду заменяют некоторой средой - условно идеальной и однородной.
Принципиально из всего спектра различных моделей описания механического поведения грунтовых массивов возможно выделить три основные группы.
Первая группа - модель Винклера и её модификации [119], которая получила распространения благодаря наглядности и простоте использования. В основе модели лежит гипотеза о том, что реактивное давление грунта (отпор) пропорционально вертикальным перемещениям вышележащей конструкции в рассматриваемой области пространства. К основным недостаткам данной модели относится пренебрежение распределительными свойствами грунтового основания при постоянном в плане коэффициенте постели. Также в силу особенностей модели и структурной сложности такого компонента системы ФГО как плитно-свайный фундамент, использование данной модели для описания механического поведения данных систем неприменимо.
К модификациям модели Винклера стоит отнести модели упругого двухпараметрического основания с двумя коэффициентами постели С1 и С2 П.Л. Пастернака [75], М.М. Филоненко-Бородича [115], В.З. Власова и Н.Н. Леонтьева [28]. Наличие второго коэффициента постели частично решает вопрос об учете распределительной способности грунтового основания, но порождает фиктивные поперечные усилия на свободных краях