Асимптотичний метод для оцінювання напружено–деформованого стану основ пальових фундаментів

V. L. Sedin; V. V. Danishevs'kyy; K. M. Bikus; V. V. Kovba

Автор(и)

V. L. Sedin Придніпровська державна академія будівництва та архітектури., Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2293-7243
V. V. Danishevs'kyy Придніпровська державна академія будівництва та архітектури., Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3049-4721
K. M. Bikus Придніпровська державна академія будівництва та архітектури., Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1287-666X
V. V. Kovba Придніпровська державна академія будівництва та архітектури., Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5140-8140

Ключові слова:

асимптотичний метод, метод скінчених елементів (МСЕ), дотичні та нормальні напруження вздовж палі та під нижнім кінцем, багатошарова ґрунтова основа, ПС Maple

Анотація

Постановка проблеми. За сучасних умов розвитку геотехнічного будівництва, пов’язаного з проблемами збільшення навантажень на основи фундаментів будівель і споруд та освоєнням територій зі складними інженерно-геологічними умовами, широкого розповсюдження набули пальові фундаменти. Наразі на перший план виходить проблема економічного й ефективного застосування різних типів пальових фундаментів із метою забезпечення високого рівня надійності будівель і споруд протягом усього терміну експлуатації. Головне завдання геотехніків – максимальне використання потенціалу ґрунтової основи для передачі на неї максимально допустимих навантажень. Під час взаємодії палі з оточуючим ґрунтом виникає складний неоднорідний НДС, який і визначає її несну здатність та деформації, але вона не реалізується повністю через нерівномірний розподіл зусилля між бічною поверхнею та нижнім торцем палі. Палі, розташовані близько одна від одної, мають менший бічний опір, ніж ті, що розташовані на більшій відстані. Швидкість переміщення ґрунту, викликана сумісним впливом паль, збігається зі швидкістю переміщення самої палі. Внаслідок цього відбувається їх спільне переміщення і дотичні напруження ґрунту використовуються нераціонально. Аналітичний розрахунок "раціонального" розташування паль, за якого несна здатність ґрунтів під їх нижнім торцем буде використовуватись ефективно і повноцінно, полягає в необхідності підібрати оптимальну залежність між довжиною паль і відстанню між ними. Перспективним напрямом є застосування сучасних математичних методів, зокрема, асимптотичного, та виконання розрахунків у математичних пакетах типу MathCAD, у яких видно хід розрахунку. Мета статті — дослідження роботи застосування асимптотичного методу для оцінювання НДС основ пальових фундаментів, створення методики визначення дотичних і поздовжніх напружень уздовж палі та під нижнім кінцем у багатошарових основах за статичного навантаження паль, залежні від відстані між палями, дослідження впливу контакту на межі "паля – ґрунтова основа". Висновок. Створено й апробовано методику визначення дотичних і нормальних напружень уздовж палі та під нижнім кінцем у багатошарових основах; досліджено вплив контакту на межі "паля – ґрунтова основа", підібрано її оптимальну товщину для виконання поставленого завдання.

Біографії авторів

V. L. Sedin, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури.

доктор технічних наук, професор кафедри основ і фундаментів.

V. V. Danishevs'kyy, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури.

доктор технічних наук, професор кафедри будівельної механіки та опору матеріалів.

K. M. Bikus, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури.

м. н. с., аспірант кафедри основ і фундаментів.

V. V. Kovba, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури.

магістрант кафедри основ і фундаментів. кафедри основ і фундаментів.

Посилання

Andrianov I. V. Asimptoticheskie metody v stroitel’noy mekhanike tonkostennykh konstruktsiy [Asymptotic methods in structural mechanics of thin-walled structures]. Moscow, Mashinostroenie, 1991. 416 p. (in Russian).

Andrianov I.. Assimptoticheskoe opredelenie effektivnogo koeffitsienta teploprovodnosti svainogo polya [Asymptotic definition of the effective thermal conductivity of the pile field]. Osnovaniya i fundamenty i mekhanika gruntov — Base, foundation and soil mechanics. 1999. no. 1. pp. 26–29. (in Russian).

Vinnikov YU. L. Matematychne modeliuvannia vzaemodii fundamentiv z ushchilnenymy osnovamy pry ihzvedenni ta nastupniy roboti [Mathematical modeling of the foundations of condensed basis for their construction and next work].monografiya-monography, Poltava , PNTU named after Yuriy Kondratyuk, 2002. 37 p. (in Ukrainian).

Danishevskiy V. V. Asymptotychni rozviazky zadach mikromekhaniky kompozytnyh materialiv Dokt, Diss. [Asymptotic solution of tasks micromechanics of composite materials. Dokt, Diss.]. Dnipropetrovsk, 2008. 32 p. (in Russian).

Manevich L. I. Assimptoticheskie metody v teorii uprugosti ortotropnogo tela [Asymptotic methods in the theory of elasticity orthotropic body ]. Kiev, Donetsk, Vysha shkola,1982.153 p. ( in Russian).

Pavlenko A. V. Peredacha nagruzki ot sterzhnyaak uprugomu anizotropnomu prostranstvu [Load transfer from the rod to the elastic anisotropic space]. Izvestiya AN SSSR Mekhanika tverdogo tela – Proseedings of AN USSR Mechanics of rigid body. 1981, no. 6., pp. 103–111.( in Russian).

Pavlenko A. V. Primenenie asimptoticheskogo metoda k prostranstvennoy zadache teorii uprugosti dlya kompozitsionnykh materialov [Asymptotic method for three-dimensional problem of elasticity theory for composite materials]. Izvestiya AN SSSR Mekhanika tverdogo tela –Proseedings of AN USSR Mechanics of rigid body 1980, no. 3., pp. 50–61. (in Russian).

Sedin L. V. Bikus E. M. Kovba V. V. Primenenie modeli uprochnyayushchego grunta v chislennom modelirovanii buroiektsionnoy svai bol’shogo diametra [Application hardening soil model in the numerical simulation of CFA piles of large diameter ]. Geotekhnika –Geotechnics, 2014, no. 3, pp. 32–40. (in Russian).

Ter-Martirosyan Z.G.Sobolev E.S. Vzaimodeistvie svai dvukhsloinym osnovaniem osnovaniem pri staticheskom i tsiklicheskom vozdeistvii s uchetom nelineynykh svoistv [The interaction of the pile with a two-layer foundation under static and cyclic exposure with the nonlinear properties]. Inzhenernaya geologiya - Engineering geology, 2014, no. 4, pp. 49–55. ( in Russian).

Ter-Martirosyan Z. G Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie v gruntovom massive pri ego vzaimodeistvii so svaeiy i fundamentom glubokogo zalozheniya [Stress-strain state in the soil massif and its interaction with the pile and deep foundations]. Vesnik MGSU. Mechanika gruntov. Osnovaniya i fundamenty - Bulletin MSCU. Soil mechanics. Foundations. Moscow, 2006, no. 1, pp. 38–49. ( in Russian).

Ter-Martirosyan Z. G, Ter-Martirosyan E. S. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie nelineino deformiruemogo gruntovogo massiva vmeshchayushchego dlinnuyu svayu [Stress-strain state of nonlinear deformable soil mass enclosing a long pile]. Materialy XIII Mezhdunarodnogo simpoziuma po reologii gruntov .Dostizheniya,problemy i perspektivnye napravleniya razvitiya dlya teorii i praktiki mekhaniki gruntov i fundamentostroenie — Proceedings of XIII International symposium on rheology ground. Achivment, problems and prospects for development of the theory and practice of soil mechanics and foundation engineering. Kazan’, 2012, pp. 48–52. ( in Russian).

Ulitskiy V. M. Shashkin A. G. Shashkin K. G. Gid po getekhnike (putevoditel’ po osnovaniyam, fundamentam i podzemnym sooruzheniyam) [Guide geotechnics (guide on foundations and underground structures)]. Sankt-Peterburg, Georekonstruktsiya, 2012, 288 p. (in Russian).

Andrianov I. V. Load-transfer from ﬁbres to a transversally isotropic layer for non-dilute composites. Acta Mechanica. 2010,vol. 212. pp. 115–122.

Andrianov I. V. Danishevs’ky V. V., Weichert D. Boundary layers in ﬁbrous composite materials Acta Mechanica.2011,vol. 216, pp. 3–15.

Crighton D. G. Asymptotics – an indispensible complement to thought, computation and experiment in Applied Mathematical modeling. Proc. 7th European Conference on Mathematics in Industry, eds. A. Fasano, M. B. Primicerio. Stuttgart, 1994, pp. 3–19.

Simon B. Recommendations for the design, construction and control of rigid inclusion ground improvement. Paris, Presses des Ponts, 2013. – 383 p.