Search academic texts

Registration Number

0420U101899, Candidate dissertation

Title

Mathematical modeling of joint work of supporting structures and soil massif in the conditions of dense urban development

Author

Syplyvets Oleksandr ,

popup.head Hrishyn Andrii
popup.opponent Karpiuk Vasyl
popup.opponent Panova Iryna

Status

Кандидат технічних наук, 05.23.01, Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Date

03-11-2020

Description

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.23.01 – «Будівельні конструкції, будівлі та споруди» (192 – Будівництво та цивільна інженерія). – Одеський національний морський університет Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2019. У дисертаційній дослідній роботі розглянуто завдання, пов'язані з математичним моделюванням спільної роботи підпірних споруд і грунтового масиву в умовах щільної міської забудови, щодо найбільш точного визначення її напружено-деформованого стану, і давати оцінку деформування та можливості руйнування поруч розташованих і проектованих споруд з урахуванням пружно-пластичних деформацій всіх елементів моделі які часто значно перевершують пружні. Для досягнення мети дослідження у роботи поставлено і послідовно вирішено вісім задач. В результаті вирішення поставлених задач отримані основні результати: В результаті рішення задачі 1: отримано аналіз існуючих методів розрахунку, а також моделей матеріалів і грунтів дозволяє зробити висновок, що для більш точного визначення напружено-деформованого стану розглядуваних систем необхідно враховувати спільну роботу всіх її елементів, пружно-пластичні властивості матеріалів конструкцій і грунтів, а також повинні використовуватися теорії пластичності з зміцненням, які дають змогу врахувати процес складного навантаження. Моделювання грунтового середовища за методом Кулона або теорії граничного напруженого стану не дозволяють визначити деформації, а отже і зміни напруженого стану в процесі навантаження. В результаті рішення задачі 2: розроблена розширена пружно-пластична модель підпірної споруди, яка враховує процес складного навантаження і може включати в себе, як єдину систему, наступні елементи: 1) безпосередньо підпірну конструкцію; 2) розташовану поруч з нею частину грунтового масиву; 3) раніше побудовані або проектовані на цих грунтах споруди; 4) підземні води. Така розширена модель дозволяє найбільш точно визначати напружено-деформований стан розглядаємої системи. В результаті рішення задачі 3: на основі використання теорії пластичної течії із зміцненням, що базується на застосуванні принципу максимуму Мізеса, у формі, зручній для застосування до розрахунку підпірних споруд, отримані рівняння. В результаті рішення задачі 4: розроблено алгоритм вирішення отриманої системи нелінійних алгебраїчних рівнянь розглянутих завдань. У ньому використовується ітераційний процес, який дозволяє вирішувати наступні завдання: – лінеаризацію вихідних рівнянь; – повернення вектора напруг в область, обмежену поверхнею навантаження; – вирішення розглянутих крайових завдань із заданою точністю. В результаті рішення задачі 5: проведено вдосконалення програмного комплексу PLASTICA, написаного на мові С#. Автором дисертації написано і налагоджено ряд підпрограм (умова Писаренка-Лебедєва, поліпшений інтерфейс користувача щодо введення вихідних даних і виведення результатів розрахунку), які включені в цей комплекс. В результаті рішення задачі 6: на основі проведених розрахунків підпірної споруди укосу котловану можна відзначити, що від дії раніше побудованих споруд і власної ваги грунту відбувається його підняття всередині котловану і зменшення з глибиною його ширини. Ліва крайня точка фундаментної плити раніше побудованої зліва від котловану будівлі опустилася після закінчення будівництва додатково на 4см, а права тільки на 1см, тому будівля спільно з фундаментною плитою нахиляється вліво. У другому шарі грунту поблизу бічних стінок кріплення котловану виникають пластичні деформації. На основі проведених розрахунків протизсувної споруди схилу можна визначити що найбільший тиск грунту на шпунтову стінку дорівнює 44,58 кН/м2, а рівнодіюча тиску дорівнює 406,65 кН/м. Найбільше переміщення верхнього кінця шпунтової стінки дорівнює 3,25 см, а найбільший згинальний момент в шпунтовій стінці дорівнює 68,76 кНм/м. В прийнятій послідовності розрахунку протизсувної споруди не виникала втрата стійкості схилу на кожному з п'яти етапів рішення, які відповідають технологічній послідовності виконання будівельних робіт. В результаті рішення задачі 7: порівняння результатів розрахунку, отриманих з допомогою програмних комплексів PLASTICA і PLAXIS, а також класичним методом Кулона з експериментальними випробуваннями трьох різних авторів показали їхні задовільні збіги: В результаті рішення задачі 8: результати дослідження успішно впроваджені при коригуванні проекту «Берегоукріплювальні роботи довжиною 280 м Кременчуцького водосховища в районі с. Велика Андрусівка Світловодського району Кіровоградської області», при будівництві та проектуванні греблі в селі Кірове Кіровської сільради Долинського району Кіровоградської області, при виконанні інших проектів. Ключові слова: математичне моделювання, підпірна споруда, ґрунтовий масив, пружно-пластичні деформації, напружено-деформований стан, процес складного навантаження, функція навантаження, система основних нелінійних рівнянь, алгоритм, програмний комплекс.