Оценка взаимного влияния свай при вертикальных колебаниях фундамента

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования - изучение изменения динамической жесткости свайного фундамента от расстояния между сваями при вертикальных колебаниях с использованием экспериментальных данных из литературных источников и решения волновых моделей, описывающих вертикальные колебания тонкой пластины с круглыми вырезами. Методы. Для проверки достоверности решений волновых моделей, описывающих изменение динамических жесткостей при вертикальных колебаниях свайных фундаментов, используются данные, полученные в экспериментах по определению собственных частот связанных ростверками групп 3×3 висячих свай с различными расстояниями между ними. Также использованы данные, полученные при вынужденных вертикальных колебаниях связанных ростверками групп свай 2×2 при различных нагрузках и расстояниях между сваями. При обработке имеющихся амплитудно-частотных кривых решается обратная задача с использованием теории нелинейных колебаний для определения динамической жесткости. Оценивается соответствие между измеренными и прогнозируемыми данными при описании поведения свайно-грунтовой системы. Результаты. Установлено, что соотношения, учитывающие взаимное влияние висячих свай в кусте, полученные в рамках решений волновых моделей и применяемые для расчета динамических жесткостей при вертикальных колебаниях свайных фундаментов, позволяют получать удовлетворительные результаты по точности. Отклонение результатов расчетов от данных экспериментальных исследований не превышает 15 %.

Об авторах

Алексей Олегович Колесников

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ao_kolesnikov@mail.ru

кандидат технических наук, доцент, кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

Российская Федерация, 630008, Новосибирск, ул. Ленинградская, 113

Владимир Николаевич Попов

Институт теоретической и прикладной механики имени С.А. Христиановича СО РАН

Email: ao_kolesnikov@mail.ru

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

Российская Федерация, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1

Татьяна Николаевна Костюк

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Email: ao_kolesnikov@mail.ru

магистрант, кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

Российская Федерация, 630008, Новосибирск, ул. Ленинградская, 113

Список литературы

  1. Prakash S., Puri V.K. Foundations for machines: analysis and design. NY: J. Wiley & Sons; 1988.
  2. Chowdhury I., Dasgupta S.P. Dynamics of Structures and Foundations: A Unified Approach: Fundamentals: 1. CRC Press, 2008.
  3. Pyateckij V.M., Aleksandrov B.K., Savinov O.A. Sovremennye fundamenty mashin i ikh avtomatizirovannoe proektirovanie [Modern foundations of machines and their computer design]. Moscow: Strojizdat Publ., 1993. (In Russ.)
  4. Savinov O.A. Sovremennye konstruktsii fundamentov pod mashiny i ikh raschet [Modern construction of foundations for machines and their calculation]. Leningrad: Strojizdat Publ.; 1979. (In Russ.)
  5. Guo W.D. Theory and practice of pile foundations. CRC Press; 2013.
  6. Novak M., El Sharnouby B. Evaluation of dynamic experiments on pile group. Journal of Geotechnical Engineering. 1984;110(6):738–756.
  7. Rashidifar M.A., Rashidifar A.A., Abertavi A. Nonlinear characteristics of the pile soil system under vertical vibration. Universal Journal of Engineering Science. 2016;(4):59–65.
  8. Manna B., Baidya D.K. Dynamic nonlinear response of pile foundations under vertical vibration – Theory versus experiment. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2010;30:456–469.
  9. Das S.K., Manna B., Baidya D.K. Prediction of pile-separation length under vertical vibration using ANN. 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 2011. Hong Kong, China. 2013;2: 887–892.
  10. El Naggar M., Novak M. Nonlinear axial interaction in pile dynamics. Journal of Geotechnical Engineering ASCE. 1994;120(4):678–696.
  11. Matlock H., Foo S.H.C., Bryant L.M. Simulation of lateral pile behaviour under earthquake motion. Proc. ASCE. Specialty Conf. on Earthq. Eng. and Soil Dyn., XI. 1978:600–619.
  12. Novak M., Sheta M. Approximate approach to contact problems of piles. Proc: Dyn. Response of Pile Found: Analytical Aspects (p. 53–79). NY: ASCE; 1980.
  13. Veletsos A.S., Dotson K.W. Vertical and torsional vibration of foundations in inhomogeneous media. Jl. of Geotech. Eng., ASCE. 1988;114(9):1002–1021.
  14. Baranov V.A. O raschete vynuzhdennyikh kolebanij zaglublennogo fundamenta [On the calculation of forced oscillations of the deepening foundation]. Voprosy dinamiki i prochnosti: Trudy Rizhskogo politekhnicheskogo instituta. 1967;(14):195–209. (In Russ.)
  15. Nuzhdin L.V., Zabylin M.I. Zhestkost' i dempfirovanie vertikal'nykh kolebanij svajnogo fundamenta v sloistom osnovanii [Stiffness and damping of vertical vibrations of the pile foundation in a layered bases]. Izv. vuzov. Stroitel'stvo i arkhitektura. 1990;12:36–41. (In Russ.)
  16. Nuzhdin L.V., Genze P.A., Popov V.N. Otsenka dinamicheskikh reaktsij na konturakh neskol'kikh kruglykh vyrezov v beskonechnoj plastine [Estimation of dynamic reactions on the contours of several circular cuts in an infinite plate]. Izv. vuzov. Stroitel'stvo. 2005;4:47–53. (In Russ.)
  17. Wu W., Wang K., Zhang Z., Leo C. Soil-pile interaction in the pile vertical vibration considering true three-dimensional wave effect of soil. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2013; 37(17):2860–2876.
  18. Medina C., Aznárez J., Padrón L., Maeso O. Effects of soil-structure interaction on the dynamic properties and seismic response of piled structures. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2013;53:160–175.
  19. Allani M., Holeyman A. Numerical evaluation of effects of nonlinear lateral pile vibrations on nonlinear axial response of pile shaft. Soils and Foundations. 2013;53(3):395–407.
  20. Khalil M.M., Hassan A.M., Elmamlouk H.H. Dynamic behavior of pile foundations under vertical and lateral vibrations. HBRC Journal. 2019;15(1):55–71. DOI: 10.1080/ 16874048.2019.1676022.
  21. Amiri A.M., Ghanbari A.A., Derakhshandi M. An analytical model for estimating the vibration frequency of structures located on the pile group in the case of floating piles and end-bearing pile march. Civil Engineering Journal. 2018;4(2):450–468. doi: 10.28991/cej-0309105.
  22. Biswas S., Manna B. Experimental and theoretical studies on the nonlinear characteristics of soil-pile systems under coupled vibrations. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2018;144(3):04018007. doi: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001850.
  23. Biswas S., Manna B., Baidya D.K. Experimental and theoretical study on the nonlinear response of full-scale single pile under coupled vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2017;94:109–115. doi: 10.1016/j.soildyn. 2017.01.012.
  24. Gazetas G., Markis N. Dynamic pile-soil-pile interaction. Part I: Analysis of axial vibration. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1991;20(2):115–132. DOI: 10.1002/ eqe.4290200203.
  25. Novak M. Dynamic Stiffness and Damping of Piles. Canadian Geotechnical Journal. 1974;11(4):574–598.
  26. Lamb H. On the propagation of tremors over the surface of an elastic solid. Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. A. 1904;203:1–42.
  27. Kolesnikov A.O., Popov V.N. Estimation of dynamic responses on contours of several round cuts at vibrations of a thin plate. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;3:37–43. (In Russ.)
  28. Kolesnikov A.O., Popov V.N. Dinamicheskie reaktsii na konturakh krugovykh vyrezov s uchetom ikh vzaimnogo raspolozheniya pri kolebaniyakh plastiny [Dynamic reactions on contours of circular cuts taking into account their mutual arrangement at plate oscillations]. Izvestiya VNIIG imeni B.Ye. Vedeneeva. 2017;283:3–10. (In Russ.)
  29. Kolesnikov A.O., Popov V.N., Kostiuk T.N. Issledovanie vliyaniya zaglubleniya i raspolozheniya svaj na sobstvennye chastoty pri kolebaniyakh fundamentov [Investigation of the influence of deepening and piles location on natural frequencies during foundation vibrations]. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. 2019;5:39–52. (In Russ.)
  30. Kolesnikov А.О., Kostiuk T.N., Popov V.N. Calculation of foundation vertical stiffness with the piles mutual influence effect. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(3):229–236. http://dx.doi.org/ 10.22363/1815-5235-2019-15-3-229-236 (In Russ.)
  31. Manna B., Baidya D.K. Nonlinear vertical dynamic response of pile groups. Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 2009:1128–1131. doi: 10.3233/978-1-60750-031-5-1128.
  32. Novak M. Data reduction from nonlinear response curves. Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 97(EM4). 1971:1187–1204.
  33. Lorenz H. Elasticity and damping effects of oscillating bodies on soil. Symposium on Dynamic Testing on Soils, ASTM STP. 1953;156:113–122.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».