Прогноз деформування буронабивних паль з розширенням з грунтовою основою за методом граничних елементів

Abstract

Сучасне висотне будівництво підняло питання необхідності врахувань в проектних розрахунках всієї складності ґрунтових умов, їх перерозподільних властивостей, особливостей деформування фундаментних конструкцій та необхідності розглядати основу і фундамент як єдину систему, хоча складові цієї системи мають різну природу. Результати моніторингу осідань будівель показують значні розбіжності між фактичними і розрахунковими їх значеннями. Це пояснюється умовністю розрахункових схем, неврахуванням реальних процесів навантаження ґрунтів. Міцність ґрунту суттєво залежить від траєкторії навантаження, початкової щільності, співвідношення девіаторної та кульової частини тензора напружень, тобто з ефектами дилатансії та контрактансії. Тому розвиток і уточнення розрахункових моделей основ споруд є актуальним для сьогодення. На сьогодні в прикладних технічних науках процес розрахунку неможливий без переходу до математичного моделювання. Дисперсним ґрунтам властиві ефекти дилатансії — зміни об’єму при зсуві, під дією навантаження тверді частинки ґрунту переміщуються в поровий простір, що спричиняє одночасну зміну об’єму та форми. Тому для розрахунку ґрунтових основ крім апарату теорії пружності необхідне залучення пластичних математичних моделей. Основна задача проектування — зведення до мінімуму осідань ґрунту під фундаментами, оскільки завдяки цьому зменшуються додаткові навантаження наземних конструкцій, які і без того знаходяться під дією постійних і тимчасових навантажень. В роботі за пружно-пластичною дилатансійною моделлю, використовуючи числовий метод граничних елементів, спрогнозовано поведінку під навантаженням буронабивної палі довжиною L = 12 м, діаметром d = 0,6 м з розширенням 1,6 м в зоні п’яти палі. Буронабивні палі з розширенням широко розповсюджені в промисловому та цивільному будівництві, мають техніко-економічні перспективи використання. П’ята пальового фундаменту сприймає 28…35 % навантаження. Розширення стовбура палі в зоні п’яти збільшує як поверхню п’яти, так і розміри бокової поверхні, що сприяє підвищенню несучої спроможності паль та зменшує осідання.

Modern high-rise building, raised the issue of the need to consider in design calculations the complexity of ground conditions, their redistributive properties, characteristics of deformation of foundation structures and the need to consider the basis and foundation as a single system, although the components of this system are of different nature. The results of the monitoring sediment of buildings show significant discrepancies between their actual and estimated values. This is due to the conventional numerical schemes, to the neglect of the processes on the load of soil. The strength of the soil significantly depends on the trajectory of loading, the initial density, the ratio deviator and ball part of stress tensor, i.e. with the effects of dilatancy and contractancy. Therefore, the development and refinement of computational models of foundations of structures is relevant to the present day. Today in the applied technical Sciences the process is not possible without switching to mathematical modeling. Dispersible soils tend to have effects of dilatancy — volume changes when you shift under load the solid particles of the soil move in the pore space, which inevitably leads to one of the temporary changes in the volume and shape. Therefore, for the calculation of the soil bases in addition to the theory of elasticity it is necessary to use plastic mathematical models. The main objective in the design is to minimize subsidence of the soil under the foundations, because this helps to reduce additional loads in the superstructure that must accept a number of permanent and temporary loads. In the work on elastic-plastic dilatancy model and the numerical TE there has been predicted the behavior under load of boring pile, with L = 12 m, diameter d = 0,6 m and 1,6 m extension at the heel of the piles. Boring piles with the extension are commonly used in industrial and civil engineering, have a technical and economic perspective. Fifth pile Foundation takes 28…35 % of the load. The extension of the pile shaft in the heel area increases as the surface of the heel and the dimensions of the side surface, thereby increasing the bearing capacity of piles and reduce sediment.

Современное высотное строительство вызвало необходимость учета в проектных расчетах всей сложно-сти грунтовых условий, их перераспределительных свойств, особенностей деформирования фундаментных конструкций и необходимости рассматривать основу и фундамент как единую систему, хотя составляющие этой системы имеют различную природу. Результаты мониторинга осадок зданий показывают значительные расхождения между фактическими и расчетными их значениями. Это объясняется условностью расчетных схем, неучитыванием реальных процессов загрузки грунтов. Прочность грунта существенно зависит от тра-ектории нагружения, начальной плотности, соотношений девиаторной и шаровой части тензора напряжений, т. е. с эффектами дилатансии и контрактансии. Потому развитие и уточнение расчетных моделей оснований сооружений является актуальным на сегодня. Сегодня в прикладных технических науках процесс расчета не возможен без использования математическо-го моделирования. Дисперсным грунтам свойственны эффекты дилатансии — изменения объема при сдвиге, под действием нагрузки твердые частицы грунта перемещаются в поровое пространство, что неизбежно ведет к одновременному изменению объема и формы. Поэтому для расчета грунтовых оснований кроме аппарата теории упругости необходимо использование пластических математических моделей. Основная задача при проектировании — сведение к минимуму просадок гранта под фундаментами, поскольку благодаря этому уменьшаются дополнительные нагружения наземных конструкций, которые и без того находятся под действием постоянных и временных нагрузок. В работе с использованием упруго-пластичной дилатансионной модели и числового МГЭ спрогнозировано поведение под нагрузкой буронабивной сваи L = 12 м, диаметром d = 0,6 м с расширением 1,6 м в области пяты сваи. Буронабивные сваи с расширением широко распространены в промышленном и гражданском строительст-ве, имеют технико-экономические перспективы использования. Пята свайного фундамента воспринимает 28…35 % нагрузки. Расширение ствола сваи в области пяты увеличивает как поверхность пяты, так и размеры боковой поверхности сваи, что способствует повышению несущей способности свай и уменьшает осадку.