книги / Энергоэффективные конструкции в подземном строительстве
..pdfТаблица 3 . 2 4 Уровни варьирования основных факторов
|
Основной фактор |
|
Уровни |
|
Интер- |
|||
Тип ЭЭФ |
варьирования |
вал |
||||||
|
|
|||||||
Натуральный |
Кодирован- |
–1 |
0 |
|
+1 |
варьиро- |
||
|
|
|||||||
|
вид |
ный вид |
|
вания |
||||
Одиночная свая |
Радиус сваи r |
x1 |
0,2 |
0,4 |
|
0,6 |
0,2 |
|
|
Глубина зало- |
|
|
|
|
|
|
|
|
жения острия |
x2 |
4 |
12 |
|
20 |
8 |
|
|
сваи d |
|
|
|
|
|
|
|
Заглубленный |
Ширина фунда- |
x1 |
6 |
15 |
|
24 |
9 |
|
плитный |
мента b |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
фундамент |
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина |
x2 |
4 |
12 |
|
20 |
8 |
||
|
заложения d |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Фундамент |
Глубина |
x1 |
4 |
12 |
|
20 |
8 |
|
«стена в грунте» |
заложения d |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
Таблица 3 . 2 5
Матрица проведения эксперимента для одиночной сваи для 1-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
|
Фактор |
Выходной |
|
(точка плана) |
x1 |
|
x2 |
параметр Y1 |
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
–1 |
y1 |
2 |
–1 |
|
0 |
y2 |
|
|
|
|
|
3 |
–1 |
|
+1 |
y3 |
|
|
|
|
|
4 |
0 |
|
–1 |
y4 |
5 |
0 |
|
0 |
y5 |
6 |
0 |
|
+1 |
y6 |
|
|
|
|
|
7 |
+1 |
|
–1 |
y7 |
8 |
+1 |
|
0 |
y8 |
9 |
+1 |
|
+1 |
y9 |
|
|
|
|
|
10 |
0 |
|
0 |
y10 |
11 |
0 |
|
0 |
y11 |
101
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 . 2 6 |
|
Матрица проведения эксперимента для одиночной сваи |
|||||||
|
|
для 2-го типа грунтовых условий |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер опыта |
|
Фактор |
|
Выходной |
|||
(точка плана) |
x1 |
|
|
x2 |
|
параметр Y2 |
|
1 |
|
–1 |
|
|
–1 |
|
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
–1 |
|
0 |
|
y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
–1 |
|
+1 |
|
y3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
0 |
|
|
–1 |
|
y4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0 |
|
0 |
|
y5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
0 |
|
+1 |
|
y6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
+1 |
|
|
–1 |
|
y7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
+1 |
|
0 |
|
y8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
+1 |
|
+1 |
|
y9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
0 |
|
0 |
|
y10 |
|
11 |
|
0 |
|
0 |
|
y11 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 . 2 7 |
|
Матрица проведения эксперимента для плитного фундамента |
|||||||
|
|
для 1-го типа грунтовых условий |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер опыта |
|
|
Фактор |
|
Выходной |
||
(точка плана) |
|
x1 |
|
|
x2 |
|
параметр Y3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
1 |
|
–1 |
|
|
–1 |
|
y1 |
2 |
|
–1 |
|
|
0 |
|
y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
–1 |
|
|
+1 |
|
y3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
0 |
|
|
–1 |
|
y4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0 |
|
|
0 |
|
y5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
0 |
|
|
+1 |
|
y6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
+1 |
|
|
–1 |
|
y7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
+1 |
|
|
0 |
|
y8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
102
Окончание табл. 3 . 2 7
1 |
2 |
3 |
4 |
9 |
+1 |
+1 |
y9 |
10 |
0 |
0 |
y10 |
11 |
0 |
0 |
y11 |
Таблица 3 . 2 8
Матрица проведения эксперимента для плитного фундамента для 2-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
|
Выходной |
|
(точка плана) |
x1 |
|
x2 |
параметр Y4 |
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
–1 |
y1 |
2 |
–1 |
|
0 |
y2 |
|
|
|
|
|
3 |
–1 |
|
+1 |
y3 |
|
|
|
|
|
4 |
0 |
|
–1 |
y4 |
5 |
0 |
|
0 |
y5 |
|
|
|
|
|
6 |
0 |
|
+1 |
y6 |
|
|
|
|
|
7 |
+1 |
|
–1 |
y7 |
8 |
+1 |
|
0 |
y8 |
9 |
+1 |
|
+1 |
y9 |
|
|
|
|
|
10 |
0 |
|
0 |
y10 |
11 |
0 |
|
0 |
y11 |
Таблица 3 . 2 9
Матрица проведения эксперимента для фундамента по схеме «стена в грунте» для 1-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
Выходной |
(точка плана) |
x1 |
параметр Y5 |
|
|
|
1 |
–1 |
y1 |
2 |
0 |
y2 |
|
|
|
3 |
+1 |
y3 |
4 |
0 |
y4 |
|
|
|
5 |
0 |
y5 |
|
|
|
103
Таблица 3 . 3 0
Матрица проведения эксперимента для фундамента по схеме «стена в грунте»для 2-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
x1 |
Выходной |
|
(точка плана) |
параметр Y6 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
y1 |
|
2 |
0 |
|
y2 |
|
3 |
+1 |
|
y3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
0 |
|
y4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
0 |
|
y5 |
|
|
|
|
|
3.3.3. Проведение численного эксперимента
Расчеты выполнены в программном комплексе GeoStudio/Temp согласно разработанным матрицам проведения численного моделирования. Результаты расчетов представлены в табл. 3.31–3.36.
Таблица 3 . 3 1
Результаты расчетов для одиночной сваи для 1-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
|
Выходной |
|
(точка плана) |
x1 |
|
x2 |
параметр Y1 |
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
–1 |
48,28 |
2 |
–1 |
|
0 |
41,05 |
3 |
–1 |
|
+1 |
30,02 |
4 |
0 |
|
–1 |
26,35 |
5 |
0 |
|
0 |
21,32 |
6 |
0 |
|
+1 |
15,50 |
7 |
+1 |
|
–1 |
19,31 |
8 |
+1 |
|
0 |
14,78 |
9 |
+1 |
|
+1 |
10,32 |
10 |
0 |
|
0 |
20,98 |
11 |
0 |
|
0 |
21,79 |
104
Таблица 3 . 3 2
Результаты расчетов для одиночной сваи для 2-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
|
Фактор |
|
|
Выходной |
|||||
(точка плана) |
x1 |
|
|
|
x2 |
|
параметр Y2 |
|||
1 |
|
–1 |
|
|
|
–1 |
|
|
48,25 |
|
2 |
|
–1 |
|
|
|
0 |
|
|
46,84 |
|
3 |
|
–1 |
|
|
|
+1 |
|
|
33,64 |
|
4 |
|
0 |
|
|
|
–1 |
|
|
26,35 |
|
5 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
24,19 |
|
6 |
|
0 |
|
|
|
+1 |
|
|
17,28 |
|
7 |
|
+1 |
|
|
|
–1 |
|
|
19,36 |
|
8 |
|
+1 |
|
|
|
0 |
|
|
16,68 |
|
9 |
|
+1 |
|
|
|
+1 |
|
|
11,86 |
|
10 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
24,76 |
|
11 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
23,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 . 3 3 |
|||
|
Результаты расчетов для плитного фундамента |
|
|
|||||||
|
|
для 1-го типа грунтовых условий |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Номер опыта |
|
Фактор |
|
|
Выходной |
|||||
(точка плана) |
x1 |
|
|
|
x2 |
|
параметр Y3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
–1 |
|
|
|
–1 |
|
|
5,42 |
|
2 |
|
–1 |
|
|
|
0 |
|
|
3,12 |
|
3 |
|
–1 |
|
|
|
+1 |
|
|
1,81 |
|
4 |
|
0 |
|
|
|
–1 |
|
|
2,91 |
|
5 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
1,65 |
|
6 |
|
0 |
|
|
|
+1 |
|
|
1,07 |
|
7 |
|
+1 |
|
|
|
–1 |
|
|
2,31 |
|
8 |
|
+1 |
|
|
|
0 |
|
|
1,33 |
|
9 |
|
+1 |
|
|
|
+1 |
|
|
1,05 |
|
10 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
1,57 |
|
11 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
1,70 |
|
На основании результатов расчетов, представленных в таблицах, |
||||||||||
получены уравнения регрессии: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Y |
= 21,59 −12, 49x − 6,35x |
+ 6, 28x2 |
− 0,71x2 |
+ 2,32x x ; |
(3.15) |
|||||
1 |
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
||
Y |
= 24,62 −13, 47x + 5, 20x |
|
+ 6,93x2 |
− 3,01x2 |
+ 1,78x x ; |
(3.16) |
||||
2 |
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
105 |
Y |
= 1, 63 − 0,94x −1,12x |
+ 0,62x2 |
+ 0,39x2 |
+ 0,59x x ; |
(3.17) |
||||
3 |
|
1 |
2 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
|
Y |
= 1,95 −1,05x −1, 22x |
+ 0,66x2 |
+ 0,11x2 |
+ 0,58x x ; |
(3.18) |
||||
4 |
|
1 |
2 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
|
|
Y |
= 3,14 −1,77x + 0,73x2 |
; |
|
|
(3.19) |
|||
|
5 |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
Y |
= 3,37 −1,72x + 0,59x2 |
, |
|
|
(3.20) |
|||
|
6 |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
где Y1 – средняя плотность теплового потока через поверхность контакта одиночной сваи с грунтом для 1-го типа грунтовых условий, Вт/м2; Y2 – средняя плотность теплового потока через поверхность контакта одиночной сваи с грунтом для 2-го типа грунтовых условий, Вт/м2; Y3 –
средняя плотность теплового потока через поверхность контакта заглубленного плитного фундамента с грунтом для 1-го типа грунтовых условий, Вт/м2; Y4 – средняя плотность теплового потока через поверх-
ность контакта заглубленного плитного фундамента с грунтом для 2-го типа грунтовых условий, Вт/м2; Y5 – средняя плотность теплового по-
тока через поверхность контакта «стены в грунте» с грунтом для 1-го типа грунтовых условий, Вт/м2; Y6 – средняя плотность теплового по-
тока через поверхность контакта «стены в грунте» с грунтом для 2-го
типа грунтовых условий, Вт/м2; |
x , x – факторы уравнений регрессии. |
||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 . 3 4 |
|
Результаты расчетов для плитного фундамента |
|||||
|
для 2-го типа грунтовых условий |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Номер опыта |
|
Фактор |
|
Выходной |
|
(точка плана) |
x1 |
|
x2 |
|
параметр Y4 |
1 |
–1 |
|
–1 |
|
5,63 |
2 |
–1 |
|
0 |
|
3,72 |
3 |
–1 |
|
+1 |
|
1,82 |
4 |
0 |
|
–1 |
|
3,07 |
5 |
0 |
|
0 |
|
1,92 |
6 |
0 |
|
+1 |
|
1,08 |
7 |
+1 |
|
–1 |
|
2,43 |
8 |
+1 |
|
0 |
|
1,52 |
9 |
+1 |
|
+1 |
|
0,93 |
10 |
0 |
|
0 |
|
1,87 |
11 |
0 |
|
0 |
|
1,99 |
106 |
|
|
|
|
|
Таблица 3 . 3 5
Результаты расчетов для фундамента по схеме «стена в грунте» для 1-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
x1 |
Выходной |
|
(точка плана) |
параметр Y5 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
5,63 |
|
2 |
0 |
|
3,12 |
|
3 |
+1 |
|
2,08 |
|
4 |
0 |
|
3,12 |
|
5 |
0 |
|
3,13 |
Таблица 3 . 3 6
Результаты расчетов для фундамента по схеме «стена в грунте» для 2-го типа грунтовых условий
Номер опыта |
Фактор |
x1 |
Выходной |
|
(точка плана) |
параметр Y6 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
5,66 |
|
2 |
0 |
|
3,36 |
|
3 |
+1 |
|
2,22 |
|
4 |
0 |
|
3,36 |
|
5 |
0 |
|
3,34 |
Полученные квадратичные уравнения отражают зависимость плотности теплового потока через поверхность контакта различного типа ЭЭФ с грунтом от их основных геометрических размеров для двух наиболее характерных типов инженерно-геологических условий г. Перми. Область применения уравнений (3.15)–(3.20) ограничена верхним и нижним уровнями варьирования входных параметров, доверительная вероятность 0,95.
3.3.4. Анализ результатов численного эксперимента
Запишем общий вид уравнений регрессии:
– для одиночной сваи
q |
=b +b r +b d +b r2 |
+b |
d 2 +b rd; |
(3.21) |
|||
0 |
1 |
2 |
11 |
22 |
12 |
|
|
107
– для плитного фундамента
|
|
q |
= b + b b + b d + b b2 + b d 2 + b bd; |
(3.22) |
||||||||
|
0 |
1 |
|
|
2 |
11 |
|
22 |
12 |
|
||
– для фундаментов по схеме «стена в грунте» |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
= b + b d + b d 2 . |
|
(3.23) |
||||
|
|
|
|
|
q |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
11 |
|
|
|
Коэффициенты уравнений регрессии будут иметь следующие раз- |
||||||||||||
мерности: b |
[Вт/м2]; b |
и b |
[Вт/м3]; |
b |
, b |
и b [Вт/м4]. После пере- |
||||||
0 |
1 |
2 |
|
|
11 |
22 |
12 |
|
||||
хода к натуральным значениям уравнения (3.15)–(3.20) примут следующий вид:
– для одиночной сваи
|
|
|
q |
= 86,57 − 205, 43r −1,11d + 157,00r2 − 0,011d 2 + 1, 45rd; |
(3.24) |
||
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
= 85,64 − 219,35r − 0,04d + 173,30r2 − 0,047d 2 + 1,11rd; |
(3.25) |
|
|
q |
||||||
2 |
|
|
|||||
– для заглубленного плитного фундамента |
|
||||||
|
|
|
|
= 8,96 − 0, 43b − 0, 41d + 0,0077b2 + 0,0061d 2 + 0,0082bd; |
(3.26) |
||
|
q |
||||||
1 |
|
|
|||||
|
|
|
= 9,05 − 0, 46b − 0,31d + 0,0082b2 + 0,0017d 2 + 0,0080bd; |
(3.27) |
|||
q2 |
|||||||
– для фундамента «стена в грунте»
q |
|
= 7, 446 − 0, 496d + 0,011d 2 ; |
(3.28) |
||
1 |
|
|
|||
|
|
|
= 7, 27 − 0, 43d + 0,0091d 2 , |
(3.29) |
|
q2 |
|||||
где q1 , q2 – плотность теплового потока через поверхность контакта
фундаментов различного типа с грунтом 1-го и 2-го типов инженерногеологических условий г. Перми; b , d – для плитного фундамента ширина и глубина заложения соответственно; r , d – для одиночной сваи радиус и глубина заложения острия сваи соответственно; d – для фундамента по схеме «стена в грунте» величина ее заглубления в грунт.
Зависимости (3.24)–(3.29) в графическом виде представлены в виде номограмм на рис. 3.43–3.47.
108
109
Рис. 3.43. Номограмма зависимости плотности теплового потока ( q ) через поверхность контакта сваи с грунтом от радиуса ( r ) и глубины заложения острия ( d ) сваи. 1-й тип инженерно-геологических условий
110
Рис. 3.44. Номограмма зависимости плотности теплового потока ( q ) через поверхность контакта сваи с грунтом от радиуса ( r ) и глубины заложения острия ( d ) сваи. 2-й тип инженерно-геологических условий