Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы на фоне широкого
применения средств вычислительной техники при проектировании
строительных конструкций стала очевидно^ необходимость со
вершенствования методов и средств проектирования. Основной
резерв повышения качества проектирования, в частности в фун-
даментостроении, заложен в использовании новых методов при
нятия решений, процедур и программ оптимального проектирова
ния. . '
Фундаментостроение является наиболее трудоемкой и мате-риалоемкой отраслью в строительстве. Годовой объем работ в фундаментостроении составляет порядка 10% от общей стоимости строительно-монтажных работ. В условиях Санкт-Петербурге стоимость работ нулевого цикла для ряда зданий, возводимых на неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении площадках строительства, доходит до,30% от общей сметной стой-мости. Стоимость фундаментов в. расчете на і мг, общей жилой площади увеличилась за последние несколько лет более чем в -Q рчза в сопоставимых ценах. .В этих условиях не вызывает сомнения необходимость разработки методов проектирования, математического и программного обеспечения, позволяющих уменьшить стоимость фундамента.
В настоящее Время под застройку отводятся,, как правило, территории со сложными инженерно-геологическими условиями, в которых проектируются свайные фундаменты.. До недавнего времени, в основном, использовались забивные призматические-сваи. В последнее время, в связи с применением Новых технологий, появилась реальная возможность использования
свай других типов. Значительное уменьшение затрат на всеведение Фундаментов г., этих условиях мохе? быть достигнуто путем уменьшения длины свай или использования свай различных . типов.В Санкт-Петербурга ведется широкая реконструкция исторической части города. Реконструкция фундаментов и оснований старинных зданий - сложнейшая задача, которая может быть решена только, с применением новых технологий 11 использованием различных типов свайных фундаментов,
В пункте. 1.1 СНиП 2.02,0^ 00 указывается;"Выбор конструкции фундамента (свайного, на естественном или искусственном основании к. а также вида свай и типа свайного фунда--мента следует проиеводить на основе результатов технике^ако-. поыического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов.,.". Выбор конструкции фундамента является задачей сложной и зачастую не имеющей однозначного решения,
Диссертация посвящена "проблеме разработки методов поис-, ка оптимального варианта Фундаментной конструкции.
Оптимальным проектным решением может считаться решение, полученное ' с учетом требований по экономному расходованию 'строительных материалов и обеспечивающее наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик груп- . тов и физике-механических свойств материаловфундаментов. -Задача оптимальної о проектирования фундаментов, таким обра-' сом, является яцсгокрвдориапьнсї. Решение такой еадачи тре* бует особых методов и процедур егтимального поиска.
- разработка (.'ароматической молели для поиска оптимального варианта фундаментной конструкции; ' - разработка методов поиска оптимального варианта при уеє-
личении числа оптимизируемых параметров;
постановка многокритериальной задачи и разработка методов ое решения;
разработка машинно-ориентированных алгоритмов и комплекса программ, осуществляющих поиск оптимального варианта фундаментной конструкции;
исследование построенных на основе предложенных моделей поиска оптимальных вариантов конструкций для различных
напластования грунтов. Научная новизна.
Задача оптимального проектирования фундаментов различных' типов сформулирована как задача математического программирования .
Увеличено число-параметров оптимизации зз счет включения нового параметра - типа спайного Фундамента. Количественное увеличение требует качественно новых методов поиска оптимальных решений. В диссертационной работе предложено использовать метод статистических испытаний или метод Монте * Кар_-ло,
Поставлена многокритериальная задача и предложена методика ее решения путем построения областей рацкочальных решений. .
Разработан машинно-ориентированный алгоритм и реализующий его программный комплекс (ПК) на языке Pascal для IBM PC/XT.
На примерах конкретных инженерно- геологических условий построены области рациональных решений фундаментных конструкций. *
Достовернос-гь результатов подтверждается совпадением результатов расчетов и предложенных рациинальных вариантов с натурными наблюдениями и качественным совпадением с имеющимися аа рубежом статистическими данными об областях рациональных решений.
Пракуичосназ ценность. Предложенная математическая модель и разработанный J0* ее основе ЦК позволяют на этапе предпроектных исследований сравнить несколько альтернативных вариантов проектов и выбрать из них наилучший для дальнейшей детальной проработки. Разработанная методика позволяет значительно сократить ватраты на проектирование и на возведение
фундамента. G
Прэнтичесная реализация. Разработанная методика и ПК
были использованы при анализе проектных решений в рамках научно-исследовательских договоров. В результате удалось существенно уменьшить размеры свайных фундаментов и добиться существенного экономического аффекта ( приложение II). Кроме того ПК используется на кафедре Оснований и Фундаментов
. СПбГАСУ в-рамках курсового и дипломного проектирования,
Апробшрія работы, С-сновные результаты исследований по диссертационной работе докладывались на всрсоюзной науч-но-технической конференции "Системы автоматизированного про-
, вотирования фундаментов и оснований" в Челябинском Политехническом институте (Челябинск, 1988г.),на научно-методической конференции "Проблемы математической подготовки в ВУЗАХ, Многоступенчатое образование" в Псковском педагогическом институте (Потов, 1992г.), на 50-й (1993), 51-й (1994) ц 52-й (1995) научных конференциях профессорско - преподавательского состава СПбГАСУ.
Публикаций. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ.
Обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 80 наименований и приложений. Содержит 90 страниц основного машинописного текста. 25 рисунков и 15 таблиц. В приложении содержатся справки об экономическом эффекте, о внедрении а также распечатки выполненных на ПЭВМ расчетов.
На заацту выносятся: формулировка задачи оптимального проектирования фундаментов различных типов как задачи математического программирования;
постановка многокритериальной задачи для свайных фундаментов и разработка методов ее решения;
применение метода статистических испытаний для поиска оптимального варианта при увеличении числа оптимизируемых параметров;
машинно-ориентированный алгоритм и комплекс программ, осуществляющих поиск оптішального варианта фундаментной конструкции;
результаты исследований по построению областей рациональных реиений для свайных фундаментов.
- в -
