АНАЛІЗ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ЗА МЕТОДОМ ГРАНИЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ВЗАЄМОДІЇ ГРУНТОВОЇ ОСНОВИ З ДИМОВОЮ ТРУБОЮ

Анотація

Проблеми оцінки несучої спроможності основ фундаментів під навантаженням є визначальними в практичному проектуванні, оскільки показником експлуатаційної придатності об’єктів є фактична несуча спроможність підземної частини споруди, влаштування якої вимагає врахування всіх властивостей грунту будівельного майданчика, так як фундамент повинен бути найбільш раціональним, а його осідання не мають перевищувати гранично допустимі значення.

Процес експлуатації споруд, а саме розрахунок їх стійкості, міцності, деформативності, вибору оптимального конструктивного рішення, неможливий без переходу до математичного описання. Сприяє цьому числовий експеримент, поява якого суттєво наблизила фундаментальні математичні проблеми до прикладних, пов’язала фізичний зміст задачі, математичне формулювання і числовий спосіб рішення.

З метою об’єктивнішого та повнішого аналізу несучої спроможності ґрунтів і прогнозу потенційних деформацій необхідні розрахунки напружено-деформованого стану (НДС) ґрунтів з використанням закономірностей нелінійної механіки ґрунтів.

До сьогоднішнього дня стоїть питання створення розрахункової моделі ґрунту, яка б давала можливість компактності, ясності процесу дослідження, можливості числового аналізу та обіймала всю множину його природних властивостей, основною з яких є дискретність (чи зерниста будова ґрунтів), що різнить його від твердих тіл. Врахування її відкриває більше можливостей для відповідності теорії та експерименту.

Дисперсне середовище грунтової основи має свої особливості деформування. Для визначення НДС в ґрунтовій основі на сучасному рівні розвитку механіки ґрунтів залучають моделі, орієнтовані на розкриття процесів деформування суцільного середовища. Відомо, що більшість фізичних явищ в механіці може бути описане за допомогою диференційних рівнянь в частинних похідних, для розв’язку яких необхідно залучати сучасні числові методи: метод скінченних елементів (МСЕ), метод граничних елементів (МГЕ).

Відсутність вказівок в діючих ДБН про способи розрахунку деформацій основ під кільцевими фундаментами  перешкоджає їх широкому впровадженню, хоча для ряду споруд (димові труби, градирні, телебашти) використання цих фундаментів найбільш доцільно.

В статті можливість достовірного прогнозування поведінки кільцевого фундаменту (яке виконується шляхом дискретизації граничної поверхні фундаменту та активної зони грунту за МГЕ) та деформування грунту в широкому діапазоні навантажень надає напрацьована математична модель. В якій у якості фундаментальних рішень використовувались вирази для переміщень і напружень, отримані Р. Міндліним від дії одиничної зосередженої сили, прикладеної  в середині пружного півпростору. На основі цих виразів  компонувалась  розрахункова матриця впливу МГЕ.

Результати прогнозування за МГЕ подано на графіках навантаження-осідання кільового фундаменту. Вірність вибору розрахункової дилатансійної моделі підтверджується відповідністю числових досліджень за МСЕ.