А.С. Нестеров, канд. техн. наук, доцент
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
В условиях плотной городской застройки решение проблемы безопасного устройства вновь возводимых свайных фундаментов, реконструкция старых, а также устройство примыканий может быть достигнуто применением безударных технологий по погружению свай: буровых, набивных или свай промышленного изготовления, погружаемых вдавливанием. В случае устройства буровых свай возникают сложности с контролем качества бетонирования и низкой производительностью оборудования, готовые железобетонные сваи имеют избыточную несущую способность по материалу ствола сваи.
Сопоставительный анализ различных технологий позволяет заключить, что в большинстве случаев предпочтение следует отдавать способу статического вдавливания.
Причем кроме использования готовых железобетонных свай из тяжелого бетона с мощным армированием, имеет смысл рассмотреть возможность применения набивных свай, изготовленных с помощью технологии вдавливания.
Строительство при высоком уровне застройки в центральной части городов - мегаполисов, является проблемой, которая требует своего разрешения. Погружение свай с мощным армированием, рассчитанным на традиционное погружение методом забивки, не дает реализоваться тем преимуществам, которые предоставляет метод статического вдавливания. и часто приводят к неоправданному удорожанию строительства.
Погружение свай традиционным методом забивки влечет за собой большое количество разрушений (дефекты головы и ствола сваи), что приводит к невозможности погружения сваи до проектной отметки. Метод статического вдавливания имеет то преимущество, что не оказывает динамического воздействия как на погружаемую сваю, так и на конструкции расположенных рядом сооружений.
Всвязи с этим отпадает необходимость в усиленном армировании головы и острия сваи (уменьшение расхода арматуры), имеется возможность снижения класса бетона (экономия цемента). Но все эти преимущества остаются нереализованными при использовании стандартных забивных свай, изготовленных с учетом требований ГОСТ 19804 – 91 «Сваи железобетонные. Технические условия».
Внастоящей работе рекомендуется к внедрению в строительную практику достаточно эффективный и сравнительно простой способ сооружения свайных и столбчатых фундаментов методом вдавливания с преднапряжением, передаваемым через боковую поверхность сваи на грунт.
276
Суть способа заключается в создании искусственного предварительного напряжения основания при помощи передачи давления от бетона на грунт с использованием метода статического вдавливания (рис. 1).
Экспериментально установлено, что уменьшение нормального давления в грунтовом основании по боковой поверхности сваи происходит в пределах расстояния равного одному диаметру несущего элемента. В грунтовом массиве окружающем сваю возникает пассивное давление., что создает реальную возможность увеличить давление предварительного напряжения в грунте до значения р, определяемого как
р = σу =γ z tg2(π/4 + φ/2), |
(1) |
где σу – горизонтальное нормальное напряжение в грунте, кПа; γ – удельный вес грунта, кН/м3; z – расстояние от поверхности грунта, до рассматриваемой точки по боковой поверхности сваи, м; φ – угол внутреннего трения грунта [1].
Тогда сопротивление сдвигу по боковой поверхности сваи возрастает
до величины, определяемой по формуле |
|
τ = р tg φ +с, |
(2) |
где с– удельное сцепление грунта, кПа. |
|
Технология устройства свайных фундаментов с преднапряжением грунтового основания заключается в том, что применяется обсадная труба с инвентарным вкладышем. В ножевой секции обсадной трубы имеется режущая грань с упором для передачи вдавливающего усилия от гидроцилиндра сваевдвливающей установки через инвентарный вкладыш ножевой секции обсадной трубы.
Особенностью этой операции является то, что обсадная труба имеет специальный металлический вкладыш, предназначенный для извлечения грунта из полости обсадной трубы. Специальный инвентарный вкладыш имеет вид цилиндра, состоящего из двух сложенных вместе сегментов, наружный диаметр которого меньше внутреннего диаметра обсадной трубы. В момент погружения вертикальное давление от вдавливающего устройства сваевдавливающей установки передается на вкладыш, который в свою очередь предает его на обсадную трубу через концевые упоры, устроенные в ножевой секции трубы с внутренней стороны. Тем самым труба с вкладышем погружаются совместно. В процессе погружения вкладыш постепенно заполняется грунтом [2].
Извлечение грунта из полости обсадной трубы осуществляется специальным инвентарным вкладышем. На этом этапе работ наголовник вдавливающего устройства, жестко закрепленный на верхней части инвентарного вкладыша, перемещается вверх под действием вынуждающей силы от гидроцилиндра вдавливающего уст-
ройства (сваевдавливающая установка работает на выдергивание). Обсадная труба остается в грунте, так как трение между обсадной трубой и инвентарным вкладышем отсутствует, а сама труба удерживается на проектной отметке за счет сил трения грунта по внешней боковой поверхности. Вкладыш с грунтом полностью извлекается из обсадной трубы. Затем грунт удаляется из вкладыша путем раскрытия его сегментов. Внутренние стенки инвентарного вкладыша зачищаются и смазываются отработанным маслом.
После зачистки и освидетельствования забоя, в него методом прямого сброса подается щебень с небольшим количеством гидрофобного вяжущего, который послойно уплотняется вдавливающим усилием от сваевдавливающей установки, передающимся через специальный шток с поршнем. В результате уплотнения создается уширение из щебня вдавленного в грунт в области пяты несущего элемента.
Затем, в забой на втрамбованный щебень методом прямого сброса или с помощью бетононасоса подается бетонная смесь литой консистенции, которая послойно уплотняется вдавливающим усилием, передающимся через специальный шток с поршнем. В результате уплотнения создается преднапряжение грунтового основания по боковой поверхности и периодические уширения из бетона вдавленного в грунт в области ствола несущего элемента.
Обсадная труба при этом извлекается, таким образом, чтобы нижняя ее часть всегда находилась ниже уровня бетонной смеси во избежание вывала грунта внутрь забоя.
Библиографический список
1.Землянский А.А., Мирошкин М. Ю. Экспериментальное исследование работы сваи, предна- пряженнойпогрунту.Основанияифундаменты,механикагрунтов.2009.№4.–С.2–6.
2.Нестеров А.С. Технология устройства фундаментов методом вдавливания. Всероссийская научно-техническая конференция. «Роль механики в создании эффективных материалов конструкций и машин ХХ1 века», 2006. – С. 170-172.
СЕКЦИЯ
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
УДК 378.048.2:514.182.7(075.8)
КУРС СОВРЕМЕННОЙ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ И ЕГО МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
В.Я. Волков, д-р техн. наук, проф.; В.Ю. Юрков*, д-р техн. наук, проф.; К.Л. Панчук**, д-ртехн. наук, проф.;Н.В. Кайгородцева**, канд. пед.наук, доц.; К.С. Яковенко***, аспирант,
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия *Омский государственный педагогический университет **Омский государственный технический университет
***Омский государственный университет
В последнее время появилась тенденция принижения значения математических основ и конструктивных методов начертательной геометрии и усиления стремления подменить изучение геометрии как математической науки изучением компьютерных реализаций частных методов начертательной геометрии. Сложившаяся ситуация, развитие теории и методов начертательной геометрии, как раздела математики, неотъемлемо ведут к разделению и созданию двух различных курсов – курса элементарной начертательной геометрии, включающего в себя те разделы, которые в настоящее время принято относить к начертательной геометрии, и совре-
менного курса высшей начертательной геометрии, призванного изучать теорию конструктивных методов отображения пространств различной конечной размерности и различной структуры друг на друга.
Современный курс начертательной геометрии призван подчеркнуть тесную связь теории множеств, линейной алгебры, аналитической и дифференциальной геометрий, некоторых разделов алгебраической геометрии и конструктивной (начертательной) геометрии. Описанный современный курс начертательной геометрии изложен в учебном пособии "Курс начертательной геометрии на основе геометрического моделирования".
Так как для изложения методов построения конструктивных моделей конечномерных линейных пространств нет принципиальных трудностей и препятствий, а теория построения конструктивных моделей, обобщающих модель Монжа, сохраняет свой геометрический характер при переходе к многомерным (конечномерным) пространствам, то материал учебного пособия не ограничивается только моделью Монжа трехмерного пространства. Некоторые главы учебного пособия содержат более глубокий и широкий материал, по
сравнению с традиционными учебниками. Особое внимание уделено конструктивной теории плоских и пространственных кривых. Раздел теории поверхностей изложен в курсе оченькратко. Это объясняется отсутствием достаточно полной теоретической основы построения конструктивных моделей поверхностей. Здесь поверхности рассматриваются как одномерные множества линий, определенные необходимым множеством условий.
Впособиидостаточноподробнорассмотрена тема"Позиционныезадачи".
Вотличиеоттрадиционногоизложения этойтемы, предлагаетсяединыйподход кее конструктивномурассмотрению, основанныйна теоретико–множественном представлениимножества пересечения вевклидовом пространстве.
Изложение некоторых вопросов носит информативный характер и имеет целью привлечь внимание к этим вопросам, указать на возможность их применения, дать стимул к дальнейшему изучению. К таким вопросам относятся, например, анализ и синтез геометрических условий при построении моделей конечномерного геометрического множества, теория построения конструктивных моделей конечномерных аффинных и проективных пространств, связь дифференциальных и конструктивных инвариантов кривых и поверхностей, теория построения аналитических моделей линейчатых и циклических поверхностей и гиперповерхностей.
Учебное пособие содержит следующие главы:
Глава 1. Элементы геометрии евклидова пространства.
Глава 2. Геометрическое моделирование евклидова пространства. Глава 3. Моделирование точки, прямой, плоскости и гиперплоскости
на простейшей геометрической модели евклидова пространства. Глава 4. Взаимное положение линейных подпространств. Глава 5. Кривые линии.
Глава 6. Образование поверхностей.
Глава 7. Конструктивное определение множества пересечения. Предлагаемое учебное пособие предназначенослужить учебником по кур-
сувысшей начертательной геометрии, с помощьюкоторогостуденты, магистранты, аспирантыи преподавателидолжны иметьвозможностьознакомиться с основными принципиальнымивопросами испецификой теориии методовначертательной геометрии. В комплект кданномукурсувыпущен сборник задачи упражнений, вкотором рассмотреноприменение теории на практике.
Внастоящее время наблюдается устойчивое повышение интереса к мультимедийным технологиям. Это связано с интенсивным развитием ин- формационно-коммуникационных технологий и с растущими возможностями мультимедиа, которые могут и должны быть использованы в учебном процессе с целью интенсификации, активизации обучения для повышения качества и уровня образования.
Так, описанное учебное пособие имеет мультимедийное представление в виде электронного учебника. Особенность данного электронного по-
собия состоит в наличии мультимедийных анимаций, иллюстрирующих ход решения пространственных задач, что было невозможно в "бумажном" варианте учебного пособия. Анимации призваны облегчить восприятие материала и более полно продемонстрировать зачастую сложные для восприятия модели и условия. Весь электронный учебник оснащен корректными гиперссылками для реализации своевременной навигации по страницам, разделам и главам учебника.
Рис. 1. Фрагмент главы 3 из электронного учебника "Курс начертательной геометрии на основе геометрического моделирования"
Рис. 2. Фрагмент главы 7 из электронного учебника "Курс начертательной геометрии на основе геометрического моделирования"
Стандартная оболочка электронного учебника позволяет работать с ним на любом персональном компьютере типа IBM PC Pentium IV с операционной системой Windows XP и выше, оперативной памятью от 512 Мб и видео картой с памятью от 128 Мб. Для полноценной функциональности всех спецэффектов мультимедийного средства на компьютере должен быть установлен браузер, поддерживающий HTML 4.01 и выше (подходят последние версии всех популярных браузеров) и Flash Player v.10.1 и выше. Также необходимо наличие элементарных навыков работы на персональном компьютере и навыки работы с клавишным манипулятором "мышь".
Вданный момент разрабатывается автоматизированная обучающая система (АОС) основанная на изданном сборнике задач и упражнений к курсу начертательной геометрии на основе геометрического моделирования.
Структура АОС построена таким образом, чтобы выбрав раздел курса
иопределив уровень задачи (три уровня: на "3", на "4" и на "5"), обучающийся попробовал применить полученные теоретические знания при решении задач. Необходимо заметить, что решение задач предусмотрено в одной из систем автоматизированного проектирования (Компас или AutoCAD), на выбор обучающегося. Данное обстоятельство позволяет исключить влияние наличия, либо отсутствия конкретной графической программы. То есть перед началом работы с автоматизированной обучающей системой пользователю необходимо овладеть первоначальными навыками работы в одной из более распространенных программ САПР (Компас или
AutoCAD).
Вслучае затруднения у обучающегося есть возможность получения подсказки-рекомендации о ходе решения. Он может совершить выход в соответствующий раздел теории с целью повторного рассмотрения материала. После нахождения ответа обучающийся может выполнить самопроверку путем открытия скрытого слоя и наложения верного ответа Кроме того, предусмотрена возможность, при необходимости, знакомства с поэтапным решением каждой задачи. После прорешивания предлагаемых задач обучающийся должен пройти тесты, что позволит ему получить более полную оценку своих знаний.
Библиографический список
1.Волков В.Я. Теория параметризации и моделирования геометрических объектов многомерных пространства и ее приложения: автореф. дис. … д-ра техн. наук:
05.01.01.– М.: МАИ, 1983. – 27 с.
2.Волков В.Я., Юрков В.Ю. Многомерная исчислительная геометрия: монография. – Омск: Изд. ОмГПУ, 2008. – 244 с.
УДК 514.18
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ НА КАФЕДРЕ «НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ, ИНЖЕНЕРНАЯ И МАШИННАЯ ГРАФИКА»
М.И. Воронцова, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
Кафедра «Начертательная геометрия, инженерная и машинная графика» относится к общепрофессиональным кафедрам.
Графические дисциплины включают в свой состав начертательную геометрию, инженерную графику (машиностроительное черчение и строительное черчение) и компьютерную графику.
Учебный процесс состоит из аудиторных занятий, самостоятельной и научной работы студентов. Аудиторная работа ведется не только в общепринятом, классическом варианте, но и с использованием инновационных технологий. В курсах графических дисциплин на кафедре широко применяются инновационные методы преподавания: мультимедийные технологии (МТ) при чтении лекций по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики, различные виды тестирования.
На кафедре разработаны и читаются лекции в презентациях с использованием мультимедийных технологий (к.т.н., доц. М.И. Воронцова, к.т.н. А.В. Жданов). Также создан компьютерный мультимедийный курс лекцийдля самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения (к.т.н., доц. Воронцова М.И.), который доступен для студентов на сайте СибАДИ.
На кафедре ведется большая работа посозданию учебных пособий и методических указаний, разработка новых вариантов заданий. Издано учебное пособие в 4-х частях для студентов заочного и дистанционного обучения «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика» (авторы Ф.Х. Богоманова, М.И. Воронцова, Р.В. Косолапова, Е.А. Курышева, О.П. Матюхина, О.А. Мусиенко, Л.Г. Петровская, О.М. Третьяк). Пособие содержит краткие теоретические основы, варианты заданий, методические указания по выполнению заданий, примеры выполнения заданий.
Для студентов дневной формы обучения издано 10 новых учебных пособий. Обеспеченность учебными пособиями равна 100%. В настоящее время все учебные пособия обновлены. Наличие учебных пособий позволяет объяснять основные положения теории и методических указаний к заданию. Студенты самостоятельно всегда могут изучить порядок выполнения задания, требования стандартов к его выполнению. Учебные пособия созданы в электронном варианте, что позволило использовать их в компьютерном классе при выдаче заданий с применением интерактивной доски.
