2213

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Предлагаемоеустройство, вотличиеотизвестных[3, 4], простоевизготовлении, надежное вработеиобеспечиваетдиапазонрегулированияосадкивпределах0,01…0,6 м.

Фундамент колонны с устройством для компенсации чрезмерной осадки (рис. 2) представляет собой ступенчатое монолитное тело 1, имеющее на гранях верхней ступени четыре ниши высотой 350…400 мм для размещения гидравлических домкратов 5. В теле фундамента симметрично расположены четыре анкерных болта 3 с винтовой нарезкой поверху, выступающие над его поверхностью на 300…600 мм. Верхняя сборная железобетонная плита 2 способна к вертикальному, относительно фундамента, перемещению и является промежуточным звеном между телом фундамента и базой колонны 4. Она имеет отверстия со стальными втулками для пропуска анкерных болтов, выполняет роль площадки для упора плунжеров гидравлических домкратов и служит основанием для размещения базы колонны.

Рис.2. Фундамент колонны с устройством для компенсации чрезмерной осадки

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Фундамент изготавливают из бетона класса В30…В35, армируют пространственным каркасом, фиксируют положение анкерных болтов. Затем из бетона класса В35 формуют плиту с отверстиями, армированную сетками, и размещают ее на верхней ступени фундамента. После этого на фундамент, в сборе с плитой, устанавливают стальную базу колонны 4 и закрепляют с помощью гаек на анкерных болтах.

При чрезмерной осадке фундамента для восстановления проектной отметки базы колонны верхнюю ступень фундамента освобождают от грунта, в ниши устанавливают гидравлические домкраты, задействованные от одной насосной станции, затем вывинчивают гайки анкерных болтов на величину осадки фундамента. С помощью домкратов поднимают плиту 2 вместе с базой колонны на требуемую отметку. В образовавшиеся зазоры между плитой и верхней ступенью фундамента вставляют стальные пластины-клинья и заполняют бетоном жесткой консистенции, а гайки завинчивают до упора. Затем домкраты демонтируют, стальные элементы защищают от коррозии, верхнюю ступень фундамента, включая ниши, засыпают сухим грунтом, песком или керамзитом.

Вывод Предлагаемую конструкцию фундамента планируется использовать при возведе-

нии многоэтажного стального каркаса здания с площадью основания до 1500 м2, базирующегося на неоднородных грунтах, предрасположенных к неравномерным деформациям.

Список литературы

1.Патент РФ №2230157, МКП, Е 02 D 35/00, E 02 D 37/00. Способ управления осадкой осевшего фундамента / П.А. Кострыкин, А.К. Нежданов, К.К. Нежданов, А.В. Туманов.

2.Патент РФ №2482246, МКП Е 02 D 27/08. Устройство для усиления фундаментов с обжатием грунта / В.С Глухов, И.С. Гучкин, Д.Е. Деготьков.

3.Патент РФ №2211288, МКП Е 02 D 35/00, E 02 D 37/00. Способ управления креном и осадкой массивного сооружения / А.С. Маскаев, А.К. Нежданов, К.К. Нежданов, В.А. Туманов.

4.Патент РФ №8468150, МКП Е 02 D 27/08. Способ выравнивания зданий и сооружений / С.П Гусаренко [и др.].

5.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М., 2004.

References

1.Patent RF 2230157, MKP E 02 d 35/00, E 02 D 37/00. Way of management setting sifted foundation / P.A. Kostrykin, A.K. Nezhdanov, K.K. Nezhdanov, A.V. Tumanov.

2.Patent RF 2482246, MKP E 02 d 27/08. Device for reinforcement foundation with compression of the soil / V.S Gluhov, I.S. Guchkin, D.E. Degotikov.

3.Patent RF 2211288. MKP E 02 d 35/00, E 02 D 37/00. Way of list management and setting of the massive building / A.S. The Mask, A.K. Nezhdanov, K.K. Nezhdanov, V.A. Tumanov.

4.Patent RF 8468150, MKP E 02 d 27/08. Way of the leveling the buildings and buildings / S.P Gusarenko [etc.].

5.JV 52-101-2003. Concrete and reinforced concrete designs without preliminary voltage armatury. – M., 2004.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

УДК 534.11

СФЕРИЧЕСКИ-СИММЕТРИЧНЫЕ УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В СПЛОШНЫХ СРЕДАХ

С.В. Бакушев

Определяются условия, при которых для непрерывных краевых условий возможно образование сферически-симметричной ударной волны деформаций, или волны сильного разрыва, в сплошной среде. Отмечено, что судить о возможности образования ударных сферически-симметричных волн деформаций внутри сплошного массива следует только после решения краевой задачи и определения явного выражения для функции радиального перемещения. Показано, что образование сферически-симмет- ричной ударной волны внутри сплошного массива, при непрерывных краевых условиях, определяется как рассматриваемой механической моделью сплошной среды, так и значениями механических характеристик материала сплошной среды.

Ключевыеслова: сплошная среда, сферически-симметричная деформация, сферические ударные волны, геометрическая и физическая нелинейность

SPHERICALLY-SYMMETRIC SHOCK WAVES IN CONTINUOUS

MIDIUM

S.V. Bakushev

There have been defined conditions in which it is possible to form spherically-symmetric deformation shock waves on a wave of strong gap in solid array of continuous midium for continuous boundary conditions. It is noted, that we can make any conclusions about this possibility only after solving the boundary problem and determining explicit expression for the radial movement function. It is shown, that the shaping of spherically symmetric shock wave inside the continuous medium under the continuous boundary conditions is defined by mechanical model of a continuous medium, and also by the values of the mechanical characteristics of the continuous medium material.

Keywords: solid array, spherically-symmetric deformation, sphericallyshock waves, geometrical and physical nonlinearity

Введение. Ударные волны, или волны сильного разрыва, распространяющиеся в сплошных средах, в частности в грунтах, являются наиболее опасным видом динамического воздействия как на подземные, так и на надземные сооружения, поскольку могут приводить к их разрушению без видимых внешних причин. Формирование волны сильного разрыва (ударной волны) при распространении упругопластических волн деформаций может быть обусловлено либо разрывными граничными условиями, когда внешняя динамическая нагрузка прикладывается внезапно, либо свойствами самой сплошной среды, когда ударная волна возникает в толще среды даже при монотонно возрастающем от нуля внешнем динамическом воздействии.

В работах Х.А.Рахматулина1 и Г.Я.Галина1сформулированы условия на поверхности разрыва, вытекающие из законов термодинамики для сред, деформация которых вне

1Рахматулин Х.А. О распространении плоских волн в упругой среде при нелинейной зависимости напряжения от деформации // Учёные записки МГУ. 1951. Т.III, вып. 152. С.47-54.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

поверхности разрыва может рассматриваться как равновесный обратимый (упругие тела) или равновесный необратимый по Дюгему (пластические тела) термодинамический процесс. Показано, что при одномерных движениях о возможности сильных разрывов можно судить, имеявраспоряжениилишьсвязь“напряжения– деформации”.

Вопросы формирования плоских ударных волн в сплошных средах при непрерывном возрастании от нуля внешней нагрузки рассмотрены в работах [1, 2]. Механическое поведение сплошных сред описывалось как геометрически линейными, так и геометрически нелинейными моделями с учётом физической нелинейности. В работе [1] на основе билинейной аппроксимации кривых объёмного и сдвигового деформирования показано, что формирование внутри массива одномерной плоской ударной волны существенным образом зависит от вида функций, описывающих объёмные и сдвиговые деформации. В работе [2] представлены полученные аналитические зависимости, определяющие условия и диапазон изменения механических характеристик сплошных сред, при которых в толще массива возможно образование одномерной плоской ударной волны.

Ниже рассматривается формирование одномерных сферически-симметричных ударных волн деформаций в толще бесконечной сплошной среды при действии динамической нагрузки в сферической полости, расположенной внутри рассматриваемого массива. Предполагается, что давление в полости монотонно возрастает от нуля.

Построение расчётных соотношений. Волна сильного разрыва возникает в случае, когда волна, несущая большее напряжение, распространяется со скоростью большей по сравнению со скоростью волны, несущей меньшее напряжение. В результате их наложения возможно формирование ударной волны, или волны сильного разрыва. На рис. 1 показан случай расходящихся и сходящихся волн Римана. В первом

случае, когда 1 2 , формирование внутри массива сплошной среды волны сильного разрыва невозможно. Во втором случае, когда 1 2 , внутри массива сплошной среды возможно формирование волны сильного разрыва.

Рис. 1. Расходящиеся и сходящиеся волны Римана

Семейство одномерных сферически-симметричных упругопластических волн Римана на фазовой плоскости Rt описывается дифференциальными уравнениями характеристик и соотношениями на них:

1Галин Г.Я. Об условиях на поверхностях сильных разрывов для упругих и пластических тел //

ПММ. 1955. Т.19. С.368-370.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

дифференциального уравнения динамического равновесия, записанного в перемещениях [3]:

– скорость распространения упругопластических волн деформаций.

Для геометрически линейной, но физически нелинейной модели сплошной среды

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

В формулах (4) и (5) модули объёмного расширения (сжатия) K* и K и сдвига

G* и G являются величинами, определяющими математическую модель рассматриваемой сплошной среды, и, вообще говоря, в самом общем случае имеют

Анализ соотношения (3) показывает, что скорости распространения упругопластических сферически-симметричных волн деформаций сжатия в каждой точке фазовой

плоскости R,t являются функцией радиального перемещения uR этой точки сплошной среды, а также нестационарного давления p t в сферической полости. Так

как величина давления в сферической полости определяет величину радиального перемещения точек сплошной среды, то в качестве параметра нагружения массива можно принять величину радиального перемещения его точек. Действительно, при возрастании с течением времени давления в сферической полости в каждой точке сплошной среды радиальное перемещение также будет возрастать. Таким образом, приходим к выводу, что скорости распространения упругопластических сферически-

симметричных волн деформаций сжатия в каждой точке фазовой плоскости R,t являются функциями только радиального перемещения uR этой точки:

a a Ri ,ti ,uR Ri ,ti A uR 1 . (8)

Здесь ri , ti координаты рассматриваемой точки фазовой плоскости rt . Образование ударной волны возможно, если 1 2 (см. рис. 1). Это означает,

что скорость распространения сферически-симметричных упругопластических волн деформаций сжатия должна быть монотонно возрастающей функцией по отношению к параметру нагружения, каковым, в соответствии с вышесказанным, является радиаль-

ное перемещение ur точек сплошной среды. Таким образом, если

1 Новожилов В.В. Теория упругости. М.: Судпромгиз, 1958, С.370.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

то образование ударной волны, или волны сильного разрыва, в толще массива возможно.

Для геометрически линейной модели сплошной среды условие (9) получает вид: