Стаття. Моргун А. С.. Аналіз та прогнозування за методом граничних елементів взаємодії грунтової основи з димовою трубою Анализ и прогнозирование по методу граничных элементов взаимодействия грунтового основания с дымовой трубой

Реєстраційний номер

2119U010115, Матеріали видань та локальних репозитаріїв

Категорія

Стаття

Назва роботи

Аналіз та прогнозування за методом граничних елементів взаємодії грунтової основи з димовою трубою Анализ и прогнозирование по методу граничных элементов взаимодействия грунтового основания с дымовой трубой

Автор

Моргун А. С.
Малачковська Р. І.
Малачковская Р. И.
Morgun A.
Malachkovska R.

Дата публікації

01-01-2019

Постачальник інформації

Вінницький національний технічний університет

Першоджерело

https://stmkvb.vntu.edu.ua/index.php/stmkvb/article/view/621

Видання

ВНТУ

Опис

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. Проблемы оценки несущей способности оснований фундаментов под нагрузкой являются определяющими в практическом проектировании, так как показателем эксплуатационной пригодности объектов является фактическая несущая способность подземной части сооружения, устройство которой требует учета всех свойств почвы строительной площадки, так как фундамент должен быть наиболее рациональным, а его оседания не должны превышать предельно допустимые значения. Процесс эксплуатации сооружений, а именно расчет их устойчивости, прочности, деформативности, выбора оптимального конструктивного решения, невозможно без перехода к математическому описанию. Способствует этому численный эксперимент, появление которого существенно приблизило фундаментальные математические проблемы к прикладным, связала физический смысл задачи, математическую формулировку и числовой способ решения. С целью объективного и полного анализа несущей способности грунтов и прогноза потенциальных деформаций необходимы расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) почв с использованием закономерностей нелинейной механики грунтов. До сегодняшнего дня стоит вопрос создания расчетной модели грунта, которая бы давала возможность компактности, ясности процесса исследования, возможности численного анализа и занимала все множество его природных свойств, главным из которых является дискретность (или зернистое строение почв), что отличает его от твердых тел. Учет ее открывает больше возможностей для соответствия теории и эксперимента. Дисперсная среда грунтового основания имеет свои особенности деформирования. Для определения НДС в грунтовой основе на современном уровне развития механики грунтов привлекают модели, ориентированные на раскрытие процессов деформирования сплошной среды. Известно, что большинство физических явлений в механике может быть описано с помощью дифференциальных уравнений в частных производных, для решения которых необходимо привлекать современные численные методы: метод конечных элементов (МКЭ), метод граничных элементов (МГЭ). Отсутствие указаний в действующих ГСН о способах расчета деформаций оснований под кольцевыми фундаментами препятствует их широкому внедрению, хотя для ряда сооружений (дымовые трубы, градирни, телебашни) использование этих фундаментов наиболее целесообразно. В статье возможность достоверного прогнозирования поведения кольцевого фундамента (которое выполняется путем дискретизации граничной поверхности фундамента и активной зоны почвы по МГЭ) и деформирования грунта в широком диапазоне нагрузок предоставляет наработаная математическая модель. В которой в качестве фундаментальных решений использовались выражения для перемещений и напряжений, полученные Р. Миндлиным от действия единичной сосредоточенной силы, приложенной в середине упругого полупространства. На основании этих выражений компоновалась расчетная матрица влияния МГЭ. Результаты прогнозирования по МГЭ представлены на графиках нагрузки-оседания килевого фундамента. Верность выбора расчетной дилатансионной модели подтверждается соответствием численных исследований по МСЭ.

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-16