Баркан динамика оснований и фундаментов

Обновлено: 25.04.2024

В качестве примера рассмотрим объединение двух массивных заглубленных в грунт фундаментов дымососов рециркуляции газов энергоблока мощностью 800 тыс. кВт бетонной плитой пола, расположенной непосредственно на поверхности грунта и имеющей толщину 200 мм. Расстояние между фундаментами равно трехкратной ширине фундамента, а плита пола значительно развита в ширину, т.е. параллельно оси дымососа. Последнее обстоятельство способствовало усилению эффекта подавления вибраций.

Общий уровень колебаний объединенной системы снизился примерно в 2 раза. Амплитуда колебаний фундамента с неработающей (резервной) машиной уменьшилась в 1,3 раза и составила всего 15 % амплитуды колебаний фундамента с работающей машиной, вибрации которого после переустройства снизились более чем в 4 раза. Частота колебаний фундамента с работающей машиной, объединенного с плитой пола, увеличилась с 22 до 32 Гц, а резонансная амплитуда колебаний уменьшилась со 170 до 88 мкм. Следует отметить, что после устройства связи между фундаментом и плитой вибрации последней в непосредственной близости от фундамента увеличились в 5—6 раз, но быстро затухали с удалением от него. Однако это исключает постоянное пребывание обслуживающего персонала, а также размещение виброчувствительного оборудования у источника колебаний.

Другим наглядным примером использования гибкой плиты для регулирования колебаний фундаментов под машины с низкочастотной динамической нагрузкой является (по данным А.А. Санникова) объединение бетонным полом толщиной 150 мм восьми отдельно стоящих фундаментов лесопильных рам. Измерение колебаний фундаментов до и после их объединения показало, что амплитуда горизонтальных колебаний на уровне верхнего обреза фундаментов уменьшилась после объединения их в 1,4—2 раза, а вертикальных колебаний — в 1,2—1,3 раза. Увеличения передачи колебаний бетонным полом фундаментам здания при наличии бетонной подготовки, плотно примыкающей к фундаментам лесопильных рам и здания, не было обнаружено.

Источником повышенных вибраций зданий на предприятиях нередко являются упругие волны от фундаментов машин с ударными нагрузками.

Известны случай [102, 103, 7], когда после возведения новых фундаментов под машины с ударными нагрузками (штамповочные и ковочные молоты, формовочные машины литейного производства и т.п.) в существующих цехах из-за повышенных вибраций возникали недопустимые деформации несущих и ограждающих конструкций.

Регулирование колебаний массивных фундаментов под ударные машины при их реконструкции, вызванной наличием значительных вибраций, может быть осуществлено без коренного переустройства фундаментов в результате изменения упругих и диссипативных характеристик подшаботных (у фундаментов молотов) или надфундаментных (у фундаментов формовочных машин) прокладок [115]. При этом прокладки рекомендуется выполнять составными в виде пакетов из деревянных щиток и рифленой или перфорированной резины. Применение составных прокладок из древесины с перфорированной резиной при той же общей жесткости ведет к значительному уменьшению амплитуд колебаний фундамента [112, с. 49—52]. Как правило, при этом достигается снижение амплитуды на 25—30 % и уменьшение частоты собственных колебаний фундамента на 20 %. Последнее способствует уменьшению числа циклов нагружения фундамента и увеличению времени для повышения производительности ударной машины.

Швец Н.С., Левченко Т.Н. О снижении вибраций фундаментов кузнечных молотов. — Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1981, № 8. с. 28—30

Амплитуду колебаний переустраиваемого фундамента можно определить из следующей зависимости [114, с. 36—38]:

Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений: Материалы 5-й Всесоюз. конф., Ташкент, 1981/Госстрой СССР, АН УзбССР, НИИОСП

(8.3)

где V_м — начальная скорость движения машины;

;

(здесь )

;(здесь ; )

;

[здесь , где ];

(здесь )

;

Φ_z — модуль затухания вертикальных колебаний; m₁ , m₂ , m — масса фундамента, машины, падаюших частей.

Коэффициенты K_ш и γ жесткости и неупругого сопротивления надфундаментной прокладки находят по формулам:

; ,

(8.4)

где F_ш — площадь надфундаментной прокладки; b_д , b_р — толщина деревянных и резиновых элементов; E_д , E_р — модули упругости деревянных и резиновых элементов; γ_д , γ_р — коэффициенты неупругого сопротивления древесины и резины.

Начальная скорость движения машины определяется из формулы

(8.5)

где v — скорость падающих частей с массой m₀ в момент удара; ε — коэффициент восстановления скорости при ударе.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Marc21

Описание

Заглавие	Динамика оснований и фундаментов [Текст] : (Труды Второй конференции)
Дата поступления в ЭК	19.03.2013
Каталоги	Книги (изданные с 1831 г. по настоящее время)
Сведения об ответственности	[Ред. коллегия: Д. Д. Баркан и др.] ; Госстрой СССР. Науч.-исслед. ин-т оснований и подземных сооружений. Днепропетр. ин-т инженеров ж.-д. транспорта. Днепропетр. обл. правл. Науч.-техн. о-ва стройиндустрии
Выходные данные	Москва : [б. и.], 1969-
Физическое описание	3 т.; 22 см
Язык	Русский

Состав

Динамика оснований и фундаментов [Текст] : (Труды Второй конференции) / [Ред. коллегия: Д. Д. Баркан и др.] ; Госстрой СССР. Науч.-исслед. ин-т оснований и подземных сооружений. Днепропетр. ин-т инженеров ж.-д. транспорта. Днепропетр. обл. правл. Науч.-техн. о-ва стройиндустрии. - Москва : [б. и.], 1969-. - 3 т.; 22 см.
Т. 1: Свойства грунтов при вибрациях. - 1969. - 141 с., 1 л. табл. : черт. ещё
Хранение: FB Б 69-26/168;
Хранение: FB Б 69-26/170;
Хранение: FB Арх;

Динамика оснований и фундаментов [Текст] : (Труды Второй конференции) / [Ред. коллегия: Д. Д. Баркан и др.] ; Госстрой СССР. Науч.-исслед. ин-т оснований и подземных сооружений. Днепропетр. ин-т инженеров ж.-д. транспорта. Днепропетр. обл. правл. Науч.-техн. о-ва стройиндустрии. - Москва : [б. и.], 1969-. - 3 т.; 22 см.
Т. 2: Распространение волн в грунтах и вопросы виброметрии. - 1969. - 164 с. : ил. ещё
Хранение: FB Б 69-26/168;
Хранение: FB Б 69-26/170;
Хранение: FB Арх;

Динамика оснований и фундаментов [Текст] : (Труды Второй конференции) / [Ред. коллегия: Д. Д. Баркан и др.] ; Госстрой СССР. Науч.-исслед. ин-т оснований и подземных сооружений. Днепропетр. ин-т инженеров ж.-д. транспорта. Днепропетр. обл. правл. Науч.-техн. о-ва стройиндустрии. - Москва : [б. и.], 1969-. - 3 т.; 22 см.
Т. 3: Основания и фундаменты при динамических воздействиях. - 1968. - 178 с. : ил. ещё
Хранение: FB Б 69-26/168;
Хранение: FB Б 69-26/170;
Хранение: FB Арх;

Я познакомился с Домиником Доминиковичем (Д.Д., как его звали «за глаза» в лаборатории и институте) в конце 1968 года, став его аспирантом.

Ему было около 65-ти. Среднего роста, худощавый, прямой. С ленинской лысиной. Довольно подвижен. Глаза вполне молодые. Немного искривленный нос (как у многих бывших боксеров). Голос – приятный баритон с легкой хрипотцой. Улыбка – располагающая, чаще какая-то начинающаяся, едва заметная и… иронично – озорная.

Подтянут. Постоянно в хорошем костюме. И практически всегда с модной сигаретой. (Тогда еще хорошие сигареты с фильтром было не так просто купить, но у него они были всегда: по-моему, их оставляли ему в буфете Дома Ученых). Приезжал он в институт лишь на своей «Волге» (потом – на только появившихся «Жигулях»), практически в любую погоду.

Характер у него был «жестковатый». В лаборатории и даже институте его побаивались. Помню «разносы», которые он устраивал своему заместителю, Юрию Родионовичу Перкову (мы это называли «вызовами на ковер»). Далеко не всегда они были справедливы, и многие, в том числе и Ю.Р., понимали, что Д.Д. «нужно выпустить пар».

С начальством он держался независимо и вполне корректно. С аспирантами был обычно деловит (изредка с отголосками «громовых раскатов») и радушен. С женщинами…? Он любил их всегда.

К моменту моего появления в НИИОСПе Д.Д. Баркан, без преувеличения, являлся первым специалистом в области динамики и сейсмики оснований и фундаментов. Это и неудивительно. В 1948 году выходит в свет его фундаментальная монография «Динамика оснований и фундаментов», долгое время являющаяся первой и единственной книгой, посвященной указанной теме. По этой книге учились многие «динамики – фундаменталисты», а сформулированные в ней основные положения, понятия и результаты легли в основу «метода Баркана», который используется и в настоящее время.

В начале 60-х книга Д.Д.Баркана издается в Соединенных Штатах, и он становится всемирно известным ученым. И сегодня, например, Британский стандарт (CP 2012: Part 1 Foundations for machinery) рекомендует использовать метод расчета фундаментов машин, предложенный Д.Д. Барканом.

Нужно сказать, что профессиональные интересы Доминика Доминиковича в конце 60-х лежали уже не столько в области динамики фундаментов под машины, сколько в области сейсмостойкого фундаментостроения. Одной из причин тому – ташкентское землетрясение 1966 года и последующее за ним решение правительства всерьез заняться вопросами сейсмостойкости зданий и сооружений. Этим решением предусматривалось создание уникального сейсмополигона, на котором будут проводиться экспериментальные исследования с фундаментами натурных размеров. Нужно было найти подходящую площадку в каком-нибудь из сейсмических районов при наличии там организации, способной построить, оснастить и поддерживать функционирование такого полигона. Выбор пал на Молдавию и ее Минстрой. На окраине Кишинева было выделено, примерно, 4 га земли, на которой и предстояло построить и «вдохнуть жизнь» в сейсмополигон, подобных которому не было нигде в Союзе (и уж, конечно, в мире).

Такая задача была по плечу только НИИ оснований, в лице Д.Д. Баркана. Он взялся за ее решение сразу с нескольких сторон. Во-первых, добился в Минстрое СССР (министр Г.А. Караваев) решения о выделении полигону различного оборудования, транспорта, стройматериалов, жилья для сотрудников и т.д. Обязал Ю.Р. Перкова вплотную заниматься полигоном (а потому и неудивительно, что последний регулярно приглашался «на ковер»). Во-вторых, почти сразу же отправил в Кишинев нескольких специалистов, только что закончивших аспирантуру (В.М. Шаевич, Ю.В. Монголов) а где-то через год – еще двух начинающих аспирантов, в том числе и автора этих строк. В-третьих, подготовил техническое задание ЭКБ (экспериментальное конструкторское бюро) ЦНИИСКа на разработку проектной документации вибрационной машины инерционного действия (ВИД-5), которая по своим параметрам не имела аналога. Это – дистанционно управляемый четырехвальный вибратор, возмущающая сила которого ограничена 5-тью тоннами, с возможностью изменения направления колебаний и величины момента эксцентриков. Изготовление ВИД-5 осуществлялось в дальнейшем на Тираспольском заводе литейных машин (и нужно сказать, что, в конечном счете, завод выполнил свою работу, несмотря на все мои усилия, не очень качественно). Своему давнему сотруднику, Виктору Николаевичу Тупикову, специалисту по конструированию нестандартного вибрационного оборудования для испытания грунтов и фундаментов, Д.Д. дал задание запроектировать мощный одновальный вибратор, с помощью которого можно будет проводить самые первые эксперименты на новорожденном полигоне.

В 1969 или 1970 году Д.Д. Баркан побывал на VII конгрессе по механике грунтов и фундаментостроению в Чили и привез оттуда интересное решение свайного фундамента с промежуточной подушкой, который рассматривался как антисейсмическая конструкция. Нужно было провести серьезные масштабные исследования такого фундамента. И вот, не имея, как теперь говорят, офиса, ютясь в деревянной будке, живя в общежитии, сейсмополигон начал эксперименты. И, конечно же – это следствие энергии и напора Д.Д. Баркана. Он не раз и не два прилетал в Молдавию, выводил нас на самые верхние этажи власти: министры строительства и сельского строительства, председатель и замы Госстроя, зампред. Совмина республики, управляющие и главные инженеры трестов и др. Затем, в своем кругу, обсуждались самые важные вопросы, как научные так и производственные. А потом пили отличное молдавское «Каберне» или «Негру де Пуркарь», или «Романешты» (он их очень любил). И пили немало, в удовольствие (благо, вино было еще недорогим).

Так начинался сейсмополигон, так начинались 70-е.

Но все же уже чувствовалось, что для Д.Д. Баркана это не лучшие годы. Как-то незаметно, вдруг, оказалось, что его последние аспиранты не защищаются вовремя. То ли у него не хватало времени, то ли идей, то ли аспиранты попались не очень дельные. Доминик Доминикович создал и заведовал лабораторией динамики грунтов ВИОС (потом НИИОСП) почти 40 лет. В 60-х он стал по-совместительству заведовать кафедрой в нефтехиминституте им. Н.М. Губкина. В начале 70-х, если не ошибаюсь, вышло какое-то постановление, запрещающее совместительство руководящих должностей. Он оказался перед выбором: или НИИОСП, или учебный институт. И предпочел последний (наверное, учитывая возраст, такой выбор оправдан). А заведующим лабораторией динамики грунтов НИИОСП стал 33-х летний кандидат технических наук, ученик Б.Г. Коренева, Вячеслав Александрович Ильичев. После этой «рокировки» Д.Д. Баркан стал появляться в НИИОСПе заметно реже.

Учитывая тематическую направленность моей диссертационной темы («Взаимодействие фундамента и волн, распространяющихся в грунтах») и научные интересы В.А. Ильичева, мы начали работать совместно, конечно, с благословения Доминика Доминиковича.

Я уже был переведен в Кишинев и, хотя появлялся в Москве как сотрудник сейсмополигона довольно часто, с Д.Д. виделся редко. Он еще сыграл некоторую роль в моей судьбе, но об этом чуть позже. А сейчас небольшое субъективное отступление. Кто для меня Д.Д. Баркан?!

Как он строил отношения с начинающим аспирантом… Несмотря на свои регалии и маститость, в этих отношениях он был очень простым, доступным и, я бы сказал, немного ироничным и неизменно доброжелательным. Запросто, если был немного нездоров (да и здоров) приглашал к себе домой. Я был у него на Старом Арбате, в Скатерном переулке, и на новой квартире, на Ленинском проспекте. Он жил с сыном. С женой давно расстался. Быт холостяцкий. Два взрослых мужика со своими интересами, причем, интересы сына, насколько мне известно, заметно отличались от отцовских. Здесь я впервые попробовал миноги в сочетании с кофе (этот по тем временам дефицит был нашим «перекусом» между работой). Однажды он повез меня в Дом Ученых, где угощал обедом, и только потому, что в обеденное время не хотел прерывать обсуждение какого-то вопроса (конечно, мне, начинающему москвичу и аспиранту, такое отношение было лестно, но и стеснительно).

У него была очень неплохая библиотека художественной литературы, в которой насчитывалось, наверное, не менее 500 томов, среди них много подписных изданий. Технической литературы, естественно, тоже было немало, в том числе букинистические издания, которые он, безусловно, ценил, но все-таки, когда считал необходимым, давал на какое-то время. Так он надолго дал мне книгу Б.Б. Голицына, издания начала века, а пару книжек по сейсмике даже подарил (они мне дороги как память о нем).

Он был первым. Он организовал и возглавил первую в стране лабораторию динамики грунтов. Он был очень умелым экспериментатором и практиком. Тогда у него было немного оппонентов и потому, имея достаточно сильный характер, ему удалось отстоять свою точку зрения на проблему динамического расчета фундаментов машин и превратить ее в общегосударственный нормативный документ (Так всегда и везде бывает: кто-то наиболее сильный берет такое «бремя» на себя). Написанная им книга великолепна. И хотя она содержит некоторые материалы, принадлежащие другим разработчикам, все равно чувствуется его воля и, быть может, направляющее начало. Кстати сказать, он хотел переиздать книгу и работал над нею в середине 70-х (я видел это), но, очевидно не судьба…

Несколько слов еще о самом «методе Д.Д. Баркана». По сути, здесь все построено на способе определения собственной частоты колебаний системы «машина – фундамент – основание». На тот момент, да и сегодня, этот способ был и есть очень удобен и прост. Видимо по этой причине и, опять-таки, в силу своего характера, Д.Д., образно говоря, «воспринимал в штыки» все другие подходы или, точнее, был внутренне не готов к их восприятию. В этом, на мой взгляд, была его слабость. Я не хочу сказать, что Д.Д. был ретроградом. Ничего подобного. Он принимал новые идеи и результаты. Но именно принимал, не имея возможности пустить их в себя. Я делаю такой вывод потому, что ни разу не видел, чтобы Д.Д. априори отметал то или иное мнение и положение, хотя от него нередко можно было услышать – «ерунда». Еще раз повторяю, в первую очередь он был практик, и опыта хватало ему с избытком. Очевидно, каждый человек имеет свой потолок, который в зависимости от возраста имеет разные отметки: в начале – он все выше, а, достигнув некоторого предела, не растет, как ни старайся…

В общем, это был непростой, сложный человек и талантливый для своего времени научный работник, достойно занявший одно из ведущих мест в славном ряду исследователей, работающих в области динамики оснований и фундаментов. И неизменно доброжелательный по отношению к молодым, начинающим научным работникам.

Вот и в случае со мной, когда мы с В.А. Ильичевым показали ему готовую вчерне диссертационную работу, видно было, что он не все понял, но учуял правильность полученных результатов (а речь шла о новом «методе передаточной функции»), одобрил их и, более того, увидел, что материала так много, что «его хватило бы и на две диссертации». Это его последнее мнение утвердило нас, что работа готова и надо делать окончательную редакцию. Было приятно видеть и слышать Д.Д. на моих защите и банкете.

В дальнейшем наши жизненные пути пересеклись еще несколько раз. Служа в нефтехимическом институте, Д.Д. Баркан, естественно, распространил свои интересы и на новые типы фундаментов нефте – и газоперекачивающих агрегатов, работающих в Западной Сибири. Случилось так, что в конце 70-х – начале 80-х НИИОСП также занимался этой проблемой (в первую очередь, силами Кишиневского сейсмополигона, на базе которого к тому времени была образована уже лаборатория №6). Мы не встретились, к сожалению, в Сургуте или Тюмени, но, располагая взаимно дополняющими материалами исследований, сделали совместную публикацию.

Последняя наша встреча произошла в 1983 году в Кишиневе на VII Дунайско – Европейской конференции. Мы практически вдвоем провели весь вечер в ресторане гостиницы «Кишинэу», вспоминали что-то, я рассказывал о планах, общих знакомых и пр. На следующий день Доминик Доминикович улетел в Москву.

Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов / С предисл. чл.-кор. АН СССР проф. Н.М. Герсеванова [с. 3]. - Москва : Изд-во и типолит. № 1 Стройвоенмориздата в Л., 1948. - 412 с. : черт. ; 25 см. - Библиогр.: с. 407-409 (52 назв.)

Основания и фундаменты → Динамика; Упругие волны → Распространение в грунтах; Грунты под фундаменты → Деформации упругие; Фундаменты под машины → Проектирование

Купить

Реферат по теме Динамика оснований и фундаментов

Курсовая по теме Динамика оснований и фундаментов

ВКР/Диплом по теме Динамика оснований и фундаментов

Диссертация по теме Динамика оснований и фундаментов

Заработать на знаниях по теме Динамика оснований и фундаментов

Помогите сайту стать лучше, ответьте на несколько вопросов про книгу:
Динамика оснований и фундаментов

Объявление о покупке
Книги этих же авторов
Наличие в библиотеках
Рецензии и отзывы
Похожие книги
Наличие в магазинах
Информация от пользователей
Книга находится в категориях

Пн: 08:00-12:00 13:00-17:00
Вт: 08:00-12:00 13:00-17:00
Ср: 08:00-12:00 13:00-17:00
Чт: 08:00-12:00 13:00-17:00
Пт: 08:00-12:00 13:00-17:00

--> --> Московская область, Балашиха городской округ, Балашиха, Балашиха-1 м-н
Энтузиастов шоссе, 33
Расположение на карте

сентябрь-май: пн-чт 11:00-19:00; пт выходной; сб-вс 12:00-19:00; санитарный день: последний день месяца
Пн: 10:00-18:00
Вт: 10:00-18:00
Ср: 10:00-18:00
Чт: 10:00-18:00
Пт: 10:00-18:00
Вс: 10:00-18:00

--> --> Самарская область, Самара городской округ, Самара, Железнодорожный район
Карла Маркса проспект, 21
Расположение на карте

санитарный день: первый вт месяца
Пн: 10:00-18:00
Вт: 10:00-18:00
Ср: 10:00-18:00
Чт: 10:00-18:00
Пт: 10:00-18:00
Вс: 10:00-18:00

--> --> Нижегородская область, Нижний Новгород городской округ, Нижний Новгород, Автозаводский район, Соцгород-II
Плотникова, 2
Расположение на карте

санитарный день: последний чт месяца
Пн: 10:00-18:00
Вт: 10:00-18:00
Ср: 10:00-18:00
Чт: 10:00-18:00
Пт: 10:00-18:00
Вс: 10:00-17:00

--> --> Воронежская область, Воронеж городской округ, Воронеж, Советский район, Придонской
Защитников Родины, 2а
Расположение на карте

июнь-август: пн-пт 10:00-19:00
Вт: 10:00-19:00
Ср: 10:00-19:00
Чт: 10:00-19:00
Пт: 10:00-19:00
Сб: 10:00-19:00
Вс: 10:00-19:00

--> --> Саратовская область, Саратовский район, пос. Ивановский
Центральная, 16
Расположение на карте

Пн: 09:00-13:00 14:00-17:00
Вт: 09:00-13:00 14:00-17:00
Ср: 09:00-13:00 14:00-17:00
Чт: 09:00-13:00 14:00-17:00
Пт: 09:00-13:00 14:00-17:00
Сб: 09:00-13:00 14:00-17:00
Вс: 09:00-13:00 14:00-17:00

М-86, информационно-досуговый центр, ГБУ Центральная городская публичная библиотека им. В В. Маяковского

--> --> Санкт-Петербург, Санкт-Петербург, Московский район, МО №44 "Московская застава"
Московский проспект, 86
Расположение на карте

зимний период: вт-вс 11:00-20:00; санитарный день: последний чт месяца
Вт: 12:00-20:00
Ср: 12:00-20:00
Чт: 12:00-20:00
Пт: 12:00-20:00
Сб: 12:00-18:00

--> --> Волгоградская область, Волгоград городской округ, Волгоград, Дзержинский район, Семь Ветров
30 лет Победы бульвар, 6
Расположение на карте

зимний период: пн выходной; вт-пт 10:00-18:00; сб 14:00-18:00; вс выходной; санитарный день: последний чт месяца
Пн: 10:00-18:00
Вт: 10:00-18:00
Ср: 10:00-18:00
Чт: 10:00-18:00
Пт: 10:00-18:00

--> --> Ростовская область, Ростов-на-Дону городской округ, Ростов-на-Дону, Советский район, Западный
Содружества, 41/1
Расположение на карте

санитарный день: последний вт месяца
Пн: 09:00-17:00
Вт: 09:00-17:00
Ср: 09:00-17:00
Чт: 09:00-17:00
Вс: 09:00-17:00

Основным параметром, характеризующим упругие свойства оснований фундаментов, является коэффициент упругого равномерного сжатия С_z . Его следует определять экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных величину С_z , кН/м 3 , допускается определять для фундаментов с площадью подошвы А не более 200 м 2 по формуле

(9.6)

где b₀ — коэффициент, м –1 , принимаемый равным: для песков 1, для супесей и суглинков 1,2, для глин и крупноблочных грунтов 1,5; E — модуль деформации грунта, кПа, определяемый в соответствии с требованиями главы СНиП «Основания здании и сооружений. Нормы проектирования»; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; А₀ = 10 м 2 .

Модуль деформации грунта, как правило, должен определяться по результатам полевых штамповых испытаний. При отсутствии таких испытаний допускается пользоваться табличными данными.

Для фундаментов с площадью подошвы А , превышающей 200 м 2 , значение коэффициента C_z принимается как для фундаментов с площадью подошвы A = 200 м 2 .

Коэффициент С_z характеризует жесткость основания при поступательном вертикальном перемещении фундамента.

Помимо С_z в расчетах используются коэффициент упругого неравномерного сжатия С_φ , кН/м 3 (при повороте фундамента относительно горизонтальной оси, проходящей через его подошву), упругого равномерного сдвига С_x , кН/м 3 (при горизонтальном поступательном перемещении фундамента), и упругого неравномерного сдвига С_ψ , кН/м 3 (при вращении относительно вертикальной оси). Их значения принимаются [1]:

(9.7)

Коэффициенты жесткости для естественных оснований фундаментов определяются по формулам:

– при вертикальных поступательных колебаниях фундамента,

(9.8)

– при горизонтальных поступательных колебаниях фундамента

(9.9)

– при вращательных колебаниях относительно горизонтальной оси, проходящей через подошву фундамента,

(9.10)

– при вращательных колебаниях относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента,

(9.11)

где I_φ и I_ψ — моменты инерции подошвы фундамента относительно горизонтальной и вертикальной осей.

Основной причиной, определяющей затухания колебаний фундаментов, является потеря энергии на возбуждение упругих волн в грунте, которые переносят энергию от фундамента в отдаленные от него части грунтового массива, где эта энергия постепенно поглощается за счет неупругого сопротивления грунта. Однако при описании колебаний самого фундамента учет потерь энергии за счет излучения упругих волн удобнее вести в рамках теории вязкого сопротивления, которое зависит от тех же параметров, что и жесткость естественного основания, т.е. от вида грунта, его упругих свойств и площади подошвы. Следовательно, коэффициенты демпфирования и коэффициенты жесткости для естественных оснований связаны между собой [2]. Демпфирующие свойства определяются коэффициентами относительного демпфирования ξ (доля критического затухания колебаний), определяемыми, как правило, по результатам испытаний.

Коэффициент относительного демпфирования для вертикальных колебаний ξ_z связан с коэффициентом демпфирования упруго-вязкого основания B_z в уравнении (9.4) следующим образом:

(9.12)

где λ_z — угловая частота свободных вертикальных колебаний установки.

При отсутствии экспериментальных данных коэффициент относительного демпфирования при вертикальных колебаниях фундамента допускается определять по формулам:

– для установившихся (гармонических) колебаний

;

(9.13)

– для неустановившихся (импульсных) колебаний

(9.14)

где р — среднее статическое давление, кПа, на основание под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок при коэффициенте перегрузки, равном 1.

Значения ξ_z , рассчитанные по формуле (9.13), примерно в 1,5 раза меньше, чем полученные по формуле (9.14). Значения ξ_z вычисляются по формуле (9.13) при определении амплитуд вынужденных установившихся колебаний и при определении темпа уменьшения амплитуд свободных колебаний фундамента в конце процесса колебаний (ориентировочно после двух-трех циклов свободных колебаний, возбужденных некоторой причиной — ударом, импульсом, начальным отклонением и т.п.). Формула (9.14) применима для оценки наибольших перемещений фундамента при свободных колебаниях под действием импульса. Меньшие значения ξ_z , вычисляемые по формуле (9.13), учитывают частичный возврат энергии колеблющемуся фундаменту упругими волнами, отразившимися от более плотных глубоких слоев грунта.

Значения коэффициентов относительного демпфирования для горизонтальных колебаний ξ_x и вращательных колебаний относительно горизонтальной ξ_φ и вертикальной ξ_ψ осей принимаются:

(9.15)

Если из опытов известны модули затухания Ф , с, колебаний фундаментов [7], то коэффициенты относительного демпфирования можно вычислить по формуле

(9.16)

где λ_z, λ_x, λ_φ, λ_ψ — соответственно угловые чистоты свободных колебаний фундамента — вертикальных, горизонтальных и вращательных относительно горизонтальной и вертикальной осей.

9.2.2. Коэффициенты жесткости и демпфирования для свайных фундаментов. Определение приведенной массы

При определении податливости свай в вертикальном направлении принята расчетная схема в виде сжимаемого стержня в упругой винклеровой среде, препятствующей вертикальным перемещениям каждого сечения стержня (вдоль его оси); торец стержня опирается на пружину.

Ниже даны формулы для определения приведенной массы m_red свайного фундамента и приведенных коэффициентов жесткости k_φ,red, k_x,red, k_ψ,red , которые используются в расчетах вертикальных, горизонтально-вращательных и крутильных колебаний фундаментов во всех формулах вместо массы m (фундамента и машины) и коэффициентов жесткости k_z, k_φ, k_x, k_ψ .

Для вертикальных колебаний фундаментов:

;

(9.17)

;

(9.18)

; α = C * _z/E_bt,

(9.19)

где m_r — общая масса ростверка с установленной на нем машиной, т; m_pi — масса i -й сваи, т; N — число свай; β * = k₂[0,2 + 0,8th(6/l)] ; th — тангенс гиперболический; С * _z — коэффициент упругого равномерного сжатия грунта на уровне нижних концов свай, кН/м 3 , определяемый по формуле (9.6), в которой А принимается равной площади поперечного сечения сваи, а значение b₀ для забивных свай удваивается; E_bt — начальный модуль упругости бетона, кПа, принимаемый в соответствии с главой СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования»; l — длина свай, м; d — длина стороны поперечного сечения сваи, м; k₁ коэффициент, учитывающий упругое сопротивление грунта по боковой поверхности сваи; принимается равным 3 · 10 2 кПа 1/2 · м –1/2 ; k₂ — коэффициент, учитывающий влияние свойств прорезаемого сваей грунта на приведенную массу свайного фундамента, принимается равным 2.

Для горизонтально-вращательных колебаний фундаментов:

(9.20)

;

(9.21)

(9.22)

(9.23)

где θ_r — момент инерции массы ростверка и машины относительно горизонтальной оси, проходящей через их общий центр перпендикулярно плоскости колебаний, т·м 2 ; h₀ — расстояние от центра массы m_r до подошвы ростверка, м; r_i — расстояние от оси i -й сваи до оси поворота подошвы фундамента, м; k_z,red — приведенный коэффициент жесткости свайного фундамента, кН/м, определяемый по формуле (9.18).

Для горизонтальных колебаний фундаментов приведенная масса фундамента m_red определяется по формуле (9.17), как и для вертикальных колебаний, при k₂ = 2/3. Коэффициент жесткости при упругом равномерном сдвиге, кН/м, определяется по формуле

(9.24)

где E_btI — жесткость поперечного сечения сваи на изгиб, кПа·м 4 ; α´ — коэффициент упругой деформации системы «свая-грунт»: α´ = 1,6 α_d (здесь α_d — коэффициент деформации сваи, определяемый как и при расчете свай на статические горизонтальные нагрузки).

Значения коэффициента q вычисляются следующим образом:

– для свай, шарнирно сопряженных с низким ростверком, и для свай, защемленных в низкий ростверк, по формулам:

(9.25)

(9.26)

– для свай, шарнирно сопряженных с высоким ростверком, и для свай, защемленных в высокий ростверк, по уравнениям:

(9.27)

(9.28)

(9.29)

;

(9.30)

здесь D₀, В₀, С₀ — коэффициенты, зависящие от приведенной глубины погружения сваи l´ = α´l и условий опирания нижнего конца сваи; l₀ — расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта.

Для крутильных колебаний фундамента момент инерции массы свайного фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, определяется по формуле

;

(9.31)

Коэффициент жесткости при упругом неравномерном сдвиге вычисляется по выражению

(9.32)

где θ_ψ,r — момент инерции массы ростверка и машины относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, т·м 2 ; — расстояние от оси i -й сваи до вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, м.

Ильичев В.А. К оценке коэффициента демпфирования основания фундаментов, совершающих вертикальные колебания

Читайте также: