ІНОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ РОЗРАХУНКУ ЗА МГЕ ФУНДАМЕНТІВ ГЛИБОКОГО ЗАКЛАДАННЯ (ПАЛЬ-ОБОЛОНОК)

Анотація

З використанням числового методу граничних елементів (МГЕ) розглянуто розв’язок актуальної на сьогоднішній день просторової контактної задачі поведінки фундаменту глибокого закладання, які використовуються для передачі значних навантажень (паль-оболонок) на грунтову основу. Одним з головних завдань при проектуванні споруд є технічна та економічна доцільність влаштування конкретних видів фундаментів з урахуванням специфічних природніх умов будівельного майданчика. Адже кошторисна вартість підземної частини споруд при складних інженерно-геологічних умовах складає 40-45 % загальної вартості. Для вибору найкращого варіанту використовується варіантне проектування, яке базується на основних принципах економічності, надійності, швидкості спорудження, максимального використання несучої спроможності основ і фундаментів, використанні при проектуванні сучасних досягнень механіки ґрунтів та ЕОМ.

Для сьогодення математичне прогнозування – одне із головних і найбільш економічних прийомів теоретичних і прикладних досліджень актуальних проблем фундаментобудування. Прогнозування осідань основ фундаментів являє одну із найбільш складних задач механіки ґрунтів. Значний потенціал можливостей для отримання достовірної картини напружено-деформованого стану ґрунтової основи відкриває пружно-пластична модель роботи ґрунту під навантаженням, яку і було використано в роботі.

Оскільки загальна оцінка стійкості ґрунтових масивів має першочергове значення при проектуванні фундаментів споруд, розрахунки надійності та економічності фундаментних конструкцій визначають успіх будівництва в цілому. Створені на сьогодні математичні моделі описання процесів поведінки ґрунту – це система диференціальних рівнянь в частинних похідних, які є досить складними для отримання аналітичних розв’язків. Рішення даної задачі геомеханіки – поведінки під навантаженням палі-оболонки можна отримати числовими методами, одним з яких є метод граничних елементів (МГЕ).

Вхідними параметрами програми числового моделювання є  параметри, які характеризують фізико-механічні властивості ґрунту, описують геометрію та топологію розрахункової схеми.

Отримані результати досліджень дають відповідь на широке коло проблем, які вирішуються при проектуванні паль-оболонок. Програма на основі МГЕ дає можливість отримати коефіцієнти матриці впливу МГЕ (матриці піддатливості ґрунтової основи). Для їх отримання проводиться дискретизація границі області стикання фундаментної конструкції з ґрунтом лінійними граничними елементами, визначаються середньозважені характеристики ґрунтів та встановлюються необхідні розміри фундаментної конструкції.

Числовий підхід проілюстровано розрахунками напружено-деформованого стану палі на кожному кроці навантаження з урахуванням дилатансійних властивостей грунту з використанням пружно-пластичної моделі грунтової основи. Наведено співставлений аналіз несучої спроможності палі-оболонки за розрахунком та діючими нормативними документами.