Сваи с верхним обратным конусом, оптимизированные по объему
- Авторы: Третьякова О.В1
- Учреждения:
- Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация. Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова, Пермь, Российская Федерация
- Выпуск: Том 16, № 3 (2025)
- Страницы: 64-77
- Раздел: Статьи
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/CG/article/view/4681
- DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2025.3.05
- Цитировать
Аннотация
Свайные фундаменты часто подвергаются воздействию опасных природных процессов, таких как морозное пучение грунта. Это приводит к увеличению материалоемкости фундаментов. Данное исследование направлено на структурную оптимизацию свай на основе рационального использования материала. Объектом исследования является свая с обратным конусом, которая эффективна в условиях морозного пучения грунта. Цель исследования – минимизировать объем сваи путем оптимизации ее геометрических параметров. Объем сваи является целевой функцией. Оптимизируемые параметры – радиус верхнего основания и высота конуса сваи. В задаче оптимизации учитывались два ограничения: по несущей способности сваи на вертикальную нагрузку в талом грунте и по устойчивости сваи в мерзлом грунте. Для решения задачи использовался метод множителей Лагранжа. Результатом исследования является оптимальная конфигурация сваи с минимально возможным объемом при заданных ограничениях
Ключевые слова
Полный текст
5Об авторах
О. В Третьякова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация. Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова, Пермь, Российская Федерация
Список литературы
- Тамразян, А.Г. Обзор современных методов оптимизации несущих систем зданий и сооружений / А.Г. Тамразян // Вестник МГСУ [Ежемесячный журнал по строительству и архитектуре]. – 2020. – №15(1). – С. 12–30. doi: 10.22227/1997-0935.2020.1.12-30
- Myśliński, A. Topology optimization of quasistatic contact problems / A. Myśliński // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. – 2012. – № 22(2). – P. 269–280. doi: 10.2478/v10006-012-0020-y
- Topology optimization of structures considering minimum weight and stress constraints by using the Overweight Approach / D. Villalba [et. al] // Engineering Structures. – 2022. – №273. – P. 115071. doi: 10.1016/j.engstruct.2022.115071
- The usage of the harmony search algorithm for the optimal design problem of reinforced concrete retaining walls / Z.A. Arama [et. al] // Applied Sciences (Switzerland). – 2021. – № 11(3). – P. 1–28. doi: 10.3390/app11031343
- Khroustalev, L.N. Long-term air temperature change and stability of the designed structures in the permafrost zone / L.N. Khroustalev, А.V. Medvedev, G.Р. Pustovoit // Earth’s Cryosphere. – 2000. – Т. IV(3). – P. 35–41.
- Embodied carbon optimisation of concrete pile foundations and comparison of the performance of different pile geometries / K. Abushama [et. al] // Engineering Structures. – 2024. – Vol. 310(May). – P. 118109. doi: 10.1016/j.engstruct.2024.118109.
- Predicting friction capacity of driven piles using new combinations of neural networks and metaheuristic optimization algorithms / L. Jie [et. al] // Case Studies in Construction Materials. – 2023. – Vol. 19(July). – P. e02464. doi: 10.1016/j.cscm.2023.e02464
- Statistical modelling of impacts on a pile-raft foundation / V.O. Efimov [et. al] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 481(1). – P. 012012. doi: 10.1088/1757-899X/481/1/012012
- Xie, Y. Optimization method of reducing the differential settlements of piled raft foundations based on pile-to-pile interaction theory / Y. Xie, S. Chi // Advances in Civil Engineering. – 2020. – P. 1521876. doi: 10.1155/2020/1521876
- Pile configuration optimization on the design of combined piled raft foundations / B. Asefa [et. al] // Modeling Earth Systems and Environment. – 2022. – Vol. 8(3). – P. 3461–3472. doi: 10.1007/s40808-021-01318-x
- Influence of foundation flexibility on the topology optimization of piled structures / I. Cavalcante [et. al] // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. – 2022. – Vol. 46(4). – P. 659–673. doi: 10.1002/nag.3315
- Tretiakova, O.V. Modeling a reverse taper pile for frost heave conditions / O.V. Tretiakova // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1928(1). – P. 012045. doi: 10.1088/1742-6596/1928/1/012045
- Tretiakova, O.V. Prismatic face slope piles operating under frost heaving / O.V. Tretiakova // Magazine of Civil Engineering. – 2023. – Vol. 120(4). doi: 10.34910/MCE.120.6
- Zhukov, V.F. Conference on design and construction of pile foundations in permafrost soils / V.F. Zhukov // Soil Mechanics and Foundation Engineering. – 1970. – Vol. 7(3). – P. 213–215. doi: 10.1007/BF01704636
- Набережный, А.Д. Экспериментальные исследования моделей свай трения в мерзлых грунтах и методы повышения их несущей способности / А.Д. Набережный // Промышленное и гражданское строительство. – 2016. – № 8. – С. 70–74.
- Юшков, Б.С. Экспериментальные и теоретические основы расчета конического свайного фундамента, устанавливаемого в грунтах с морозным пучением / Б.С. Юшков. – Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2015. – 311 с.
- Domaschuk, L. Frost heave resistance of pipe piles with expanded bases / L. Domaschuk // Proceedings of the International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium. – 1984. – Vol. 3. – P. 58–63.
- Experimental study on the anti-frost jacking ability of belled pile under unidirectional freezing condition / X. Huang [и др.] // Advanced Engineering Science. – 2021. – Vol. 53(1). – P. 122–131. doi: 10.15961/j.jsuese.201901193
Статистика
Просмотры
Аннотация - 66
PDF (Russian) - 76
Ссылки
- Ссылки не определены.
