Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время возрастающая этажность и появление новых конструктивных форм зданий ставит задачу создания простых, экономичных, но в тоже время достаточно точных методов расчета напряженно-деформированного состояния конструкций зданий, взаимодействующих с грунтовым основанием, на стадии предпроектных предложений.
В нормативных документах содержатся требования к определению нагрузок и воздействий на фундаменты, а также деформации оснований из условия совместной работы сооружения и основания.
С целью учета совместной работы надфундаментных конструкций и фундаментов на упругом основании в настоящей диссертационной работе рассматривается задача, когда фундаментная плита и конструкция представляют собой балки (плиты), деформирующиеся совместно, что, по сути, соответствует задаче изгиба двухслойной балки (плиты) на упругом основании.
Целью диссертационной работы является исследование напряженно-деформированного состояния конструкций зданий и фундаментов, взаимодействующих с грунтовым основанием, с учетом их совместной работы.
Основные задачи исследований. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи диссертационной работы:
анализ состояния проблемы и методов расчета;
разработка модели системы «здание – фундамент – основание» в виде двухслойной балки и двухслойной плиты на упругом основании;
вывод формул для определения напряженно-деформированного состояния системы «здание – фундамент», смоделированной двухслойной балкой (плитой), взаимодействующей с грунтовым основанием, с учетом их совместной работы;
сравнение результатов аналитических и численных расчетов;
исследование влияния жесткости системы «здание – фундамент» на характер осадок и усилия в конструкциях;
моделирование реального объекта строительства, аналитический расчет с использованием разработанной модели двухслойной балки (плиты) на упругом основании, а также численный расчет с использованием МКЭ, анализ и сравнение полученных результатов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
для системного решения поставленной научной задачи разработана модель системы «здание – фундамент – основание» в виде двухслойной балки и двухслойной плиты на упругом основании;
получены формулы для исследования напряженно-деформированного состояния системы «здание – фундамент», смоделированной двухслойной балкой (плитой), лежащей на упругом основании, с учетом массовых сил;
установлены нелинейные зависимости внутренних усилий в системе «здание – фундамент» от высоты здания с учетом последовательности возведения конструкций;
для расчета реального объекта строительства использована модель двухслойной балки на упругом основании, тем самым обосновано применение в качестве расчетной схемы разработанной модели для решения подобного вида контактных задач.
Достоверность результатов работы подтверждается использованием при постановке задач принятых в механике деформируемого твердого тела гипотез, а также соответствием полученных решений решениям аналогичных задач по МКЭ.
На защиту выносятся:
разработанные модели системы «здание – фундамент – основание» в виде двухслойной балки и двухслойной плиты на упругом основании;
выведенные с учетом массовых сил формулы для определения напряженно-деформированного состояния системы «здание – фундамент», смоделированной двухслойной балкой (плитой), лежащей на упругом основании;
результаты численного и аналитического расчетов с использованием расчетной модели двухслойной балки и двухслойной плиты на упругом основании;
зависимости характера осадок и усилий в конструкциях от жесткости системы «здание – фундамент».
Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы могут использоваться для прогноза напряженно-деформированного состояния фундаментов на стадии предпроектных предложений.
Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, были использованы при выполнении в 2010 – 2011 гг. в НИИ Строительной физики РААСН госбюджетной научно-исследовательской работы «Расчет системы «конструкция–фундамент–основание» с учетом массовых сил и последовательности возведения конструкций».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были изложены в докладах на:
Конференции «Инженерные системы – 2009» (РУДН, 2009 г.);
XII Международной межвузовской конференции «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (МГСУ, 2009 г.);
XVIII Polish-Russian-Slovak Seminar «Theoretical Foundation of Civil Engineering» (Архангельск, 2009 г.);
Конференции «Фундаментальные науки в современном строительстве» (МГСУ, 2010 г.);
International Conference on Civil Engineering, Architecture and Building Materials (China, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них 4 в научных журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 73 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включающего 7 таблиц, 42 рисунка.
