РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ СПІЛЬНОЇ РОБОТИ З ГРУНТОМ ЦЕНТРАЛЬНО НАВАНТАЖЕНИХ ПАЛЬОВИХ
ФУНДАМЕНТІВ
Застосування паль в якості фундаментів під промислові та цивільні будівлі
дозволяє майже виключити земляні роботи, значно механізувати процес улаштування
фундаменту, застосовувати для фундаментів конструкції заводського виготовлення,
тобто підвищити економічну ефективність фундаментів у цілому.
Для виявлення якісної картини по дослідженню несучої здатності пальових
фундаментів при дії вертикального навантаження, встановлення оцінки впливу
відстані між палями, жорсткості ростверку, розташування паль в плані,
комбінацій з паль різної довжини в складі групи, в дійсній дисертації виконані
експериментальні дослідження на моделях фундаментів з групи паль у лабораторних
умовах.
2.1. Планування експерименту при визначенні основних
факторів роботи фундаментів з групи взаємозалежних паль
Розглянемо послідовність проведення експерименту при оптимізації геометричних і
конструктивних параметрів влаштування фундаментів з групи паль.
Фундаменти з групи паль представляють собою конструктивні рішення, при
проектуванні яких стикаються з вирішенням складних багатокритеріальних задач.
Тобто, коли вирішення повинно відповідати декільком вимогам одночасно, серед
яких зустрічаються протиріччя і навіть взаємовиключення. В процесі рішення
такої складної задачі у проектувальника виникає багато рішень, з яких необхідно
вибрати єдине, але найкраще (оптимальне).
На теперішній час сформувались два підходу до вирішення задач оптимізації
складних систем: детерміністичний і стохастичний. При детерміністичному підході
до вирішення задач оптимізації передує всебічне дослідження механізму явища, на
основі чого система задається сурово детерміністичною моделлю (звичайно у
вигляді системи диференційних рівнянь). Однак складні системи через важкість
всебічного дослідження фізичної суті явища, а також супутніх явищу
взаємозв’язків, не піддаються, як правило, повному математичному опису.
Математичне планування експерименту - це процедура вибору числа і умов
постановки дослідів, достатніх для вирішення даної задачі з потрібною точністю,
а також визначення методів математичної обробки їх результатів.
Схема планування експерименту при вирішенні задач оптимізації (екстремальних
задач) зводиться до наступних процедур [124]:
1. Вибір параметрів оптимізації.
2. Вибір факторів.
3. Складання плану експерименту.
4. Реалізація плану і отримання моделі.
5. Пошук області екстремуму.
6. Опис області екстремуму.
7. Інтерпретація результатів.
При складанні плану експерименту виконується планування експерименту і
послідуюча оптимізація параметрів – експериментальне визначення сукупності
факторів варіювання, при яких цільова функція набуває екстремального
допустимого значення. Вона складається з трьох етапів:
1. Вихід в район оптимуму з найменшими затратами матеріалів і часу.
2. Знаходження математичного опису поверхні поблизу оптимуму, тобто такої
сполуки характерних параметрів, при якій можна досягти гарантованого « майже
стаціонарного стану » цільової функції.
3. Перевірка адекватності отриманого (з рівняння регресії) рівняння зв’язку в
натуральному вигляді теоретичним залежностям, які були виведені в других
розділах даної роботи.
В якості незалежних змінних приймаються основні геометричні, конструктивні і
силові параметри, які характеризують фундамент з групи паль в робочому стані
(рис. 2.1):
P – вертикальна складова зовнішнього навантаження (Х1);
dS – відстань між палями в групі (Х2);
Lкут - довжина кутових паль у складі групи (Х3);
Lпр - довжина проміжних паль у складі групи (Х4);
Lц - довжина центральної палі у складі групи (Х5).
Рис.2.1. Схема основних змінних параметрів пальової групи.
Для складення математичної моделі з використанням безрозмірних критеріїв
подібності моделі і натури застосуємо метод нульових розмірностей.
Приймаємо в якості основних незалежних одиниць R, LУ, B де:
R - сумарний опір ґрунту при зануренні паль;
LУ - сумарна довжина паль у складі групи;
B - геометричний розмір сторони фундаменту;
На основі цього отримуємо безрозмірні комплекси:
П1 = ; П2 = ; П3 = ; П4 =; П5 = . (2.1)
В якості вихідної функції приймається величина вертикального переміщення -
осадка фундаменту s - ( Y ). Математична модель формулюється у вигляді:
Y = b0 + b1Х1 + b2Х2 + b3Х3 + b4Х4 + b5Х5 + b12Х1Х2 + b13Х1Х3 +
+ b14Х1Х4 + b15Х1Х5 + b23Х2Х3 + b24Х2Х4 + b25Х2Х5 +
+ b34Х3Х4 + b35Х3Х5 + b45Х4Х5. (2.2)
Для того, щоб отримати рівняння (2.2) всі фактори одночасно варіюються на двох
рівнях відносно основного (нульового) рівня.
Вибір основних рівнів змінних виконується на підставі аналізу геометричних і
конструктивних параметрів пальових груп. Підбирається таке співвідношення
змінних, котре приводить до можливо меншої осадки фундаменту під дією силового
навантаження. Так як експерименти проводяться на моделях, то при цьому
обов’язково враховується масштабний фактор, який підбирається на основі
рекомендацій і закономірностей теорії подібності.
Межі варіювання факторів встановлюються з врахуванням апріорної інформації,
експериментальних можливостей, технічних обмежень і на основі результатів
попередніх пошукових експериментів.
Реалізацію плану і отримання моделі виконуємо за наведеним нижче алгоритмом.
Нульовий рівень змінних вибирається згідно з попереднім практичним аналізом
раціональних параметрів конструктивного і геометричного виконання моделей
фундаментів з групи паль.
Кодування незалежних змінних, рівні і інтервали (кроки) варіювання змінних
приведені в табл.2.1.
На першому етапі дослідження знаходився напрямок руху до області, в якій
пальова група буде мати найменшу
- Київ+380960830922