Прогнозування поведінки дисперсного грунту в основах бурових опор-колон за МГЕ

Abstract

На теперішній час спорудження каркасних будівель проводиться на звичайних стовпчастих фундаментах, влаштування яких пов’язане з необхідністю виконання великого об’єму земляних робіт, значними затратами на виготовлення опалубки та підготовки бетонної суміші в стислих умовах. Зниження трудовитрат та економію можна отримати при використанні фундаментів із буро набивних паль та улаштуванні залізобетонних ростверків, а це також потребує відривки котлованів, додаткових витрат арматури, затрат праці та матеріалів. Крім того, бетонування ростверків з технологічною перервою після улаштування паль збільшує терміни будівництва. Більш економічним є застосування одиночних бурових опор-колон. Вони мають більший діаметр стовбура ніж буро набивні палі та більш високу несучу здатність. Розширення у верхній частині стовбура збільшує опір ґрунту в горизонтальному напрямку за рахунок розвиненої бокової поверхні, а також сприяє використовуванню вертикального навантаження для привантаження призми випору, що примикає до верхньої частини опори (по аналогії з пірамідальними палями). Розширена п’ята підвищує несучу здатність по ґрунту на дію вертикального навантаження. Зростання об’ємів промислового і цивільного будівництва та необхідність проектування надійних і економічних споруд потребують напрацювання сучасних прогнозних методів визначення несучої спроможності такого виду фундаментів з метою забезпечення міцності будівель. Напрацювання і впровадження більш досконалих і економічних методів розрахунку та проектування фундаментних конструкцій, направлених на виявлення і реалізацію їх резервів є важливою і актуальною проблемою будівельної науки. Врахування нелінійності деформування фундаментів в сполученні з прийомами їх оптимального проектування дозволяє підняти адекватність розрахунків і отримати суттєву економію бетону та арматури. В роботі за числовим методом граничних елементів (МГЕ) з позицій механіки дисперсного пружно- пластичного середовища викладено уявлення прогнозування несучої спроможність бурових опор-колон з розширеннями в верхній та нижній частинах. Вирішення нелінійної задачі прогнозування несучої спроможності бурових опор-колон з розширеннями має як наукове так і прикладне значення та тісно пов’язане з аналізом НДС ґрунту.

At present, the construction of frame buildings is carried out on ordinary pillar foundations, the device of which is associated with the need to carry out a large amount of excavation, significant costs for the manufacture of formwork and preparation of concrete mix in cramped conditions. Reduced labor costs and savings can be obtained by using foundations from bored piles and the installation of reinforced concrete grouting, and this also requires fragments of pits, additional outlets of reinforcement, waste of materials. In addition, concreting of grillages with a technological break after the installation of piles increases the construction time. More economical is the use of single drill support columns. They have a larger trunk diameter than brown stuffed piles and higher bearing capacity. The extensions at the top of the trunk increase the ground resistance in the horizontal direction due to the developed lateral surface, and also favors the use of vertical loading to load the vipore prism, which is adjacent to the upper part of the support (by analogy with pyramidal piles). Expanded plate raises the bearing capacity on the ground to the effect of vertical loading. The increase in industrial and civil construction and the need to design reliable and economical structures require the development of modern forecasting methods for determining the bearing capacity of this type of foundations in order to ensure the strength of structures. The development and implementation of more advanced and economical methods of calculating and designing foundation structures aimed at the development and implementation of their reserves is an important and relevant problem of building science. Taking into account the nonlinearity of the deformation of foundations in conjunction with the principles of their optimal design allows us to increase the adequacy of the calculations and obtain a significant economy of concrete and reinforcement. In the work on the numerical method of boundary elements (SEM) from the positions of the mechanics of a dispersed elasto-plastic medium, the concepts of predicting the bearing capacity of drill columns with extensions in the upper and lower parts are laid out. The solution of the nonlinear problem of predicting the bearing capacity of drill-pillars with extensions is of both scientific and practical importance and is directly related to the analysis of the ground VAT.

На настоящее время сооружение каркасных зданий проводится на обычных столпчатых фундаментах, устройство которых повязано с необходимостью выполнения большого объёма земляных работ, значительными издержками на изготовление опалубки и подготовки бетонной смеси в стеснённых условиях. Снижение трудозатрат и экономию можна получить при использовании фундаментов из буро набивных свай и устройства железобетонных ростверков, а это также требует отрывки котлованов, дополнительных вытрат арматуры, вытрат труда материалов. Кроме того, бетонирование ростверков з технологическим перерывом после устройства свай увеличивает сроки строительства. Более економичным есть использование одиночных буровых опор-колон. Они имеют большый диаметр ствола чем буро набивные сваи и более высокую несущую способность. Розширения у верхней части ствола увеличивает сопротивление ґрунта в горизонтальному направлении за счет развитой боковой поверхности, а также благоприятствует использованию вертикального нагружения для пригрузки призмы випора, которая примыкает к верхней части опоры (по аналогии с пирамидальными сваями). Розширенная плита поднимает несущую способность по грунту на действие вертикального нагружения. Увеличение объёмов промышленного и гражданського строительства и необходимость проектированя надёжных и економичных сооружений требует наработки современных прогнозных методов определения несущей способности такого вида фундаментов с целью обеспечения прочности сооружений. Наработка и внедрение более совершенных и економичных методов расчета и проектирования фундаментных конструкций, направленных на виявление и реализацию их резервов есть важной и актуальной прблемой строительной науки. Учёт нелинейности деформирования фундаментов в союзе с прийомами их оптимального проектирования разрешает поднять адекватность расчетов и получить существенную економию бетона и арматуры. В работе за числовым методом граничных элементов (МГЭ) з позиций механики дисперсной упруго- пластичной среды выложены представления прогнозирования несущей способности буровых опор-колон с розширениями в верхней и нижней частях. Решение нелинейной задачи прогнозирования несущей способности буровых опор-колон з розширениями имеет как научное так и практическое значение и непосредственно повязано с анализом НДС ґрунта.