Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0420U101899, Кандидатська дисертація

Назва роботи

Математичне моделювання спільної роботи підпірних споруд і грунтового масиву в умовах щільної міської забудови

Здобувач

Сипливець Олександр Олександрович,

Керівник Гришин Андрій Володимирович
Опонент Карпюк Василь Михайлович
Опонент Панова Ірина Миколаївна

На здобуття

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

Дата захисту

03-11-2020

Опис

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.