Анотація до роботи:

Бородін М.О. Розробка методик розрахунку осідань для фундаментів із кільцевою формою підошви. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 05.23.02 - підвалини та фундаменти. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2002.

Робота присвячена вивченню напружено-деформованого стану (НДС) фундаментів із кільцевою формою підошви і розробці методик розрахунку стабілізованих осідань і тих, що протікають у часі, таких фундаментів.

Експериментальне дослідження виконане в три етапи: на модельному матеріалі, на піщаній та тришаровій основі. При однакових інших умовах варіювалися тільки параметри кільця r/R.

У рамках теорії пругкості визначені напруги і деформації основ фундаментів із кільцевою формою підошви. Отримано точне рішення задачі про напружено-деформований стан грунтової основи в рамках моделі лінійного пругкого ізотропного середовища. Отримані точні рішення задачі про напружено-деформований стан грунтової основи в рамках: моделі лінійного пругкого водонасиченого ізотропного; моделі спадково пругкого ізотропного та моделі водонасиченого спадково-пругкого ізотропного середовищ.

Аналіз дозволив нам зробити висновки.

На підставі експериментальних і теоретичних досліджень були видані практичні рекомендації з розрахунку стабілізованих осідань і тих, що протікають у часі, фундаментів із кільцевою формою підошви.

Виконані дослідження дозволили в цілому зробити такі висновки.

1. В роботі отримані нові науково обгрунтовані результати, які в сукупності вирішують актуальну задачу розрахунку середніх осідань фундаментів із кільцевою формою підошви, що дозволяє, використовуючи розроблені наукові положення, підвищити ефективність запровадження таких фундаментів в 1,5 рази.

2. Отримані нові теоретичні рішення задачі про напружено-деформований стан грунтової основи фундаментів із кільцевою формою підошви в рамках моделі лінійного пружного ізотропного середовища, що враховують шаруватість основи і розподіл у плані і по глибині максимальних значень вертикальних нормальних напруг.

3. Вперше отримані теоретичні рішення в рамках моделей: лінійного пружного ізотропного водонасиченого середовища; лінійного спадково-пружного середовища; лінійного спадково-пружного водонасиченого середовищ, які враховують роботу водонасичених основ, завантажених по кільцю, що володіють властивістю повзучості.

4. Експериментальним шляхом при використанні різноманітних матеріалів у якості основи (поліуретан, піщаний і глинистий грунти, грунтова товща, що включає в себе прошарки глинистого і піщаного грунту) встановлено, що за інших рівних умов (однакові площі підошви, фізико-механічні властивості основи, тиск під підошвою і т.д.):

- середні осідання стрічкових фундаментів в 4-5 разів більші, ніж середні осідання фундаментів із круглою формою підошви, при цьому середні осідання фундаментів із круглою формою підошви більші на 20-50%, ніж середні осідання фундаментів із кільцевою формою підошви (у залежності від відношення внутрішнього радіуса каблучки до зовнішнього на інтервалі 0

- осідання фундаментів із кільцевою формою підошви, при відношенні внутрішнього радіуса r до зовнішнього R, яке дорівнює 0,5, на 5-15 % менші, ніж осідання фундаментів із кільцевою формою підошви при r/R=0,1, а при r/R=0,85 осідання менші на 40-60 %, ніж при r/R=0,1.

5. Аналіз матеріалів теоретичних досліджень показав, що для фундаментів із кільцевою формою підошви, при зростанні глибини, має місце зсув максимальних значень напруг від вертикалі, що проходить через центр підошви фундаменту, до центру концентричних округлень, що описуються внутрішнім r і зовнішнім R радіусами фундаменту, причому координата екстремума може перебувати за межами завантаженої області.

6. Доведено, що середні осідання фундаментів із кільцевою формою підошви при збільшенні відношення внутрішнього r радіуса кільця до зовнішнього R від 0,1 до 0,9 зменшуються до 50 % при r/R=0,9.

7. Показано, що чим менше відношення внутрішнього і зовнішнього радіусів, тим швидше завершується процес фільтраційної консолідації основ фундаментів із кільцевою формою підошви.

8. Доведено, що найбільш економічними є конструкції фундаментів із кільцевою формою підошви при значеннях r/R, що знаходяться на інтервалі від 0,7 до 0, 9. Середні осідання фундаментів із кільцевою формою підошви на цьому інтервалі на 30-50 % менші, ніж осідання із круглою формою підошви.

9. На основі отриманих теоретичних рішень, підтверджених експериментальними даними, розроблені методики розрахунку:

- стабілізованих середніх осідань для фундаментів із кільцевою формою підошви. По формі вона ідентична, прийнятим у СНиП 2.02.01-83*, методикам розрахунку середніх осідань круглих і прямокутних фундаментів у рамках розрахункової схеми основи у виді лінійного ізотропного середовища з умовним обмеженням товщини стислої товщі. Запропонована таблиця розподілу вертикальної нормальної напруги по глибині складена для діапазону значень r/R від 0,1 до 0,95.

- осідань, що протікають у часі, для фундаментів із кільцевою формою підошви при урахуванні реологічних властивостей (фільтраційної консолідації і повзучості) грунтових основ. Складено таблицю значень безрозмірного коефіцієнта, що залежить від часу для діапазону r/R від 0,1 до 0,9 і коефіцієнта Пуансона.

Результати досліджень прийняті у практику проектування.

Основні положення дисертації опубліковані у таких роботах.

1.Бородин М.А. Методика исследования осадки моделей кольцевых фундаментов, нагруженных центральной внешней нагрузкой, при расчетной схеме упругого полупространства// Сб. научных трудов ПГАСА. - Днепропетровск: ПГАСА. – 1997. - Вып.2. – Ч.1. - С.4-6.

2. Швец В.Б., Шаповал В.Г., Бородин М.А., Улитина Ю.Ю. К вопросу выбора фундамента рациональной формы // Сб. научных трудов ПГАСА. - Днепропетровск: ПГАСА. – 1997. - Вып.2. – Ч.1. - С.35-38. (внесок здобувача - теоретичне дослідження осідань фундаментів із кільцевою формою підошви).

3. Бородин М.А., Шаповал В.Г. Экспериментальное исследование деформаций оснований кольцевых штампов при расчетной схеме упругого полупространства // Сб. научных трудов ПГАСА. – Днепропетровск: ПГАСА. – 1998. - Вып. 5. – Ч.1. – С.13-17. (внесок здобувача - аналіз експериментальних даних випробувань на модельній та грунтових основах).

4. Бородин М.А., Шаповал В.Г. К вопросу взаимодействия основания и кольцевых фундаментов // Теоретичні основи будівництва, - Дніпропетровськ: ПГАСА. - 2000. – №8 - С.410-412. (внесок здобувача - розробка методики розрахунку осідань для фундаментів із кільцевою формою підошви).

5.Бородин М.А., Шаповал В.Г., Захваткин М.П. К расчету стабилизированных осадок кольцевых фундаментов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ: Gaudeamus. – 2000. - №9. - С.18-24. (внесок здобувача - аналіз НДС основ фундаментів із кільцевою формою підошви, розробка методики розрахунку осіданнь для фундаментів із кільцевою формою підошви).

6. Бородин М.А. Методика экспериментального исследования осадок оснований кольцевых фундаментов, нагруженных центральной внешней нагрузкой // Будівельні конструкції. Межвідомчий збірник “Механіка грунтів та фундаментобудування”. Зб. наук. праць – Київ: НДІБК. - 2000. – Вып. 53. - Ч.1. – С.343-347.

7. Бородин М.А., Шаповал В.Г., Швец В.Б. Особенности работы оснований кольцевых фундаментов // Будівельні конструкції. Межвідомчий збірник “Механіка грунтів та фундаментобудування”. Зб. наук. праць – Київ: НДІБК. - 2000. – Вып. 53. - Ч.1. – С.347-354. (внесок здобувача - аналіз НДС основ фундаментів із кільцевою формою підошви, розробка методики розрахунку осідань для фундаментів із кільцевою формою підошви).

8. Бородин М.А. Исследование взаимодействия основания и кольцевых фундаментов // Зб. наукових праць ДДТУЗТ (ДИИТ). Будівництво. – Дніпропетровськ: Нова ідеологія. – 2000. – Вып.8.– С.276-279.

9. Бородин М.А., Шаповал В.Г., Швец В.Б. Исследование осадок основания кольцевых фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. - Москва. - 2001. - №1. - С.12-16. (внесок здобувача - аналіз НДС основ фундаментів із кільцевою формою підошви, розробка методики розрахунку осіданнь для фундаментів із кільцевою формою підошви).