Анотація до роботи:

Храпатова Ірина Вікторівна. Набухаючі ґрунти у багатошаровій основі для фундаментних плит і малоповерхових будинків. - 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.

У дисертаційній роботі виконано дослідження набухаючих ґрунтів АР Крим та м. Куп’янськ Харківської області. Визначені характеристики набухаючих ґрунтів України для врахування сумісності роботи системи „основа – фундамент – споруда”. У межах методу скінчених елементів (МСЕ) отримано рішення для плитного фундаменту на багатошаровій основі, окремі шари якого мають властивості набухання, що дозволяє знайти в межах МСЕ рішення контактної задачі. При цьому контактна задача вирішена шляхом послідовних наближень, тому жорсткістні параметри основи залежать не лише від характеристик ґрунту, але й від жорсткості конструкції й розподілу навантаження.

Показано, що набухання основи можна враховувати як додатковий кінематичний вплив, близький за природою до температурного, причому ґрунт розглядається як матеріал з властивостями ортотропії. Отримано рішення для розрахунку системи „основа – фундамент – споруда”, що враховує ортотропні властивості набухаючого ґрунту. Це рішення дає більш точні результати параметрів НДС як для основи, так і конструкції невеликих будинків. Для однопрольотних споруд з арковим покриттям параметри НДС конструкції змінюються не так значно.

Дисертаційна робота має практичну спрямованість, отримані результати призначені для застосування в практиці проектування й будівництва на набухаючих ґрунтах.

Викладені дослідження свідчать про розв’язання в дисертації наукової задачі з удосконалення розрахунково-теоретичної методики оцінювання напружено-деформованого стану набухаючих ґрунтів у багатошаровій основі для фундаментних плит та малоповерхових будинків. Вони дозволяють зробити такі висновки.

1. Отримано рішення для плити на шаруватій основі, окремі шари якої мають властивості набухання, що дозволяє знайти шляхом послідовних наближень в межах МСЕ рішення контактної задачі. Параметри жорсткості основи залежать не лише від характеристик ґрунту, але й від жорсткості конструкції й розподілу навантаження. Отримане рішення дозволяє врахувати фізичну нелінійність, що виникає при врахуванні впливу набухання на НДС основи й фундаментної плити.

2. Отримано основні співвідношення для розрахунку системи „основа – фундамент – споруда” в умовах плоскої деформації, що враховують ортотропні властивості набухаючого ґрунту.

3. Шляхом лабораторних досліджень визначено значення характеристики набухаючого ґрунту (коефіцієнт m) для різних регіонів України. Величина параметра знаходиться в межах 0.36 1.4. Встановлена емпірична лінійна залежність коефіцієнта m від щільності скелета ґрунту та криволінійна залежність від вертикального тиску на зразок.

4. Порівняння результатів вертикальних переміщень основи, отриманих у натурних дослідженнях жорсткими штампами набухаючих ґрунтів при замочуванні, з відповідними даними знайденими за допомогою залежностей, наведених у даній роботі, дає можливість говорити про їх добрий збіг. Переміщення штампу при польовому дослідженні та отримані за результатами моделювання відрізняються не більше ніж на 34%.

5. Для малоповерхових будинків характер розподілу параметрів НДС основи, фундаменту та надземної частини значно залежить від набухання окремих шарів основи, зокрема, значення головних напружень ₃ у ґрунті основи при розрахунку з урахуванням набухання менше на 19 % значень, отриманих без урахування набухання.

6. Шаруватість основи, що включає набухаючий ґрунт, призводить до наступних результатів: різниця головних напружень ₃ для одно- та двошарової основи досягає 19%; для двох- та трьохшарової основи різниця знаходиться у рамках точності задачі; різниця вертикальних деформацій для одно- та двошарової основи становить 62%, для двох- та трьохшарової основи – 26 %.

7. Для однопрольотних будинків з арковим покриттям параметри НДС змінюються менше, ніж для малоповерхових будинків. Значення згинальних моментів при розрахунку з урахуванням і без урахуванням набухання відрізняється на 12%, для головних напружень у ґрунті різниця досягає 23 %, для вертикальних деформацій – 30% в залежності від умов замочування.

Публікації автора:

1. Воблых В.А., Мяч И.В. Расчет фундаментных плит на многослойном основании // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2005. – Вип. 31. – С. 86 – 90.

   Мяч И.В. Вариант расчета фундаментных плит на многослойном основании // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2005. – Вип. 32. – С. 42 – 46.

   Воблых В.А., Кичаева О.В., Мяч И.В. Учет набухания отдельных слоев многослойного основания при расчете фундаментных плит // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2005 – Вип. 33. – С. 268 – 272.

   Мяч И.В. Вариант расчета фундаментных плит на многослойном основании с учетом набухания отдельных слоев // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2005 – Вип. 34. – С. 68 – 71.

   Мяч И.В. Результаты лабораторных испытаний набухающих грунтов в районе г. Купянска // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2006. – Вип. 35. – С. 255 – 257.

   Мяч И.В. Результаты лабораторных испытаний набухающих грунтов в АР Крым // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2006 – Вип. 37. – С. 177 – 180.

   Храпатова І.В. Урахування набухання грунтової основи на НДС системи „основа – фундамент – споруда” в умовах плоскої деформації // Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2007 – Вип. 40. – С. 25 – 30.

   Учет набухания в работе системы „основание – фундамент – сооружение” в рамках плоской модели / В.А. Воблых, О.В. Кичаева, И.В. Храпатова, Н.А. Богданова, Д. В. Сухоруков. – Науковий вісник будівництва. – Х.: ХДТУБА, 2007 – Вип.41. – С. 76 – 84.

   Храпатова І.В. Варіант деформаційних характеристик набухаючих ґрунтів при розрахунку системи „основа – фундамент – споруда” в умовах плоскої деформації // Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во) / Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. – Полтава: ПолтНТУ, 2007.– Вип. 19. – С. 126 – 130.

   Храпатова И.В. Деформационные характеристики набухающих грунтов в АР Крым / Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений. – Сб. статей междунар. научно-практической конф. – Пенза: АНОО „Приволжский дом знаний ”, 2006. – С. 98 – 100.