Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Імовірнісний аналіз напружено-деформованого стану армованої основи методом скінченних елементів

Предмет: 
Тип роботи: 
Стаття
К-сть сторінок: 
12
Мова: 
Українська
Оцінка: 
Імовірнісний аналіз напружено-деформованого стану армованої основи методом скінченних елементів
 
Вероятностный анализ напряженно-деформированного состояния армированного основания методом конечных элементов
 
Probabilistic analysis of tensely-deformed state of reinforced base by finite element method
 
Винников Ю. Л., д. т. н., проф., Харченко М. О., к. т. н., Марченко В. І., аспірант (Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, м. Полтава)
Винников Ю. Л., д. т. н., проф., Харченко М. А., к. т. н., Марченко В. И., аспирант (Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка, г. Полтава)
Vynnykov Y. L., doctor of technical sciences, professor, Kharchenko M. О., candidate of technical sciences, Маrchenko V. І., postgraduate student (Poltava National Technical University named in honor of Yuri Kondratyuk, Poltava)
Виконано детермінований та імовірнісний аналіз методом скінченних елементів напружено-деформованого стану слабкої основи плитного фундаменту, армованої вертикальними ґрунтоцементними елементами. Визначено імовірність відмови проектного рішення основ і фундаментів.
Выполнен детерминированный и вероятностный анализ методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния слабого основания плитного фундамента, армированного вертикальными грунтоцементными элементами. Определена вероятность отказа проектного решения оснований и фундаментов.
Deterministic and probabilistic analyses by finite elements method of tensely-deformed state of soft base which reinforced by vertical soil-cement elements of plate foundation are performed. It is determined the failure probability of project solution of bases and foundations.
 
Ключові слова:
Основа, фундамент, армування, осідання, відмова.
Основание, фундамент, армирование, осадка, отказ.
Base, foundation, reinforcement, settlements, failure.
 
Вступ. Сучасні інженерно-геологічні умови будівництва вимагають постійного інженерного втручання для покращення міцності та деформаційних властивостей ґрунтів. Один з таких ефективних методів – вертикальне армування слабкої основи ґрунтоцементними елементами (підвищеної жорсткості в порівнянні з ґрунтом). При армуванні масив у цілому змінює свої властивості [1], що при навантаженні веде до зміни його напружено-деформованого стану (НДС). Але, на жаль, поки відсутні дані імовірнісного аналізу НДС армованої основи [1, 2], що ускладнює розробку надійних, але недорогих конструктивних рішень. Тому дослідження в цьому напрямку, безумовно, актуальні.
Аналіз останніх досліджень. Ряд вчених працює в галузі статистичного аналізу та імовірнісного розрахунку при вирішенні широкого кола геотехнічних задач. Цим проблемам присвячені роботи T. Wu, G. Meyerhof, E. Vanmarke, G. Baecher, M. Harr, R. Whitman, R. Bea, K. Ronold, P. Bjerager, J. Christian, S. Lacasse, F. Nadim, N. Morgenstern, F. Kulhawy, K. Phoon, Tang, J. Duncan, T. Vick, A. Rechenmacher, J. Won, B. Look, M. Huber, D. Griffiths, G. Fenton, S. Baars та ін. [3 – 13]. Результати досліджень у цьому напрямі дають можливість підвищити надійність проектних рішень і оцінити ймовірність відмови.
У той же час активно розвиваються чисельні рішення геотехнічних задач за допомогою методу скінченних елементів (МСЕ). Але, як зазначив S. Baars [13], імовірнісний підхід при моделюванні МСЕ геотехнічних процесів розвинений ще слабо. Кілька наукових центрів Європи (Graz University of Technology – G. Peschl, H. Schweiger, R. Pottler, R. Thurner; University of Manchester – М. Hicks; Dutch Ministry of Public Affairs – H. Bakker; Delft University of Technology – Р. Waarts) і США займаються вирішенням цих проблем [14-23].
Мета – розрахунок МСЕ армованої вертикальними ґрунтоцементними елементами (ВГЦЕ) основи у детермінованій та імовірнісній постановках для визначення імовірності відмови фундаментів на цій основі.
Виклад матеріалів досліджень. Автори виконали детермінований та імовірнісний аналіз осідання природної та армованої основи круглих у плані плитних фундаментів металевих зерносховищ силосного типу. Основу склали лесоподібні пилуваті супіски й суглинки, які підстилають флювіогляціальні пластичні супіски (табл. 1). При цьому до глибини 9, 5 м залягають слабкі ґрунти з модулем деформації Е=3, 5... 5 МПа [24].
За таких інженерно-геологічних умов ефективним методом зменшення деформативності основи є його армування ВГЦЕ (рис. 1).
Параметри армування основи (довжина, діаметр і крок ВГЦЕ) приймалися такими, щоб у межах шарів слабких ґрунтів підвищити до необхідних величин їх модуль деформації Еreinf. Модуль деформації армованої основи Еreinf визначався за формулою [1].
 , (1)
де  ,  ,   – модулі деформації відповідно армованої основи, ґрунтоцементу й ґрунту, МПа; i – відсоток армування – співвідношення сумарного об’єму ВГЦЕ до всього об’єму армованого масиву, в частках одиниці.
 
Таблиця 1
Інженерно-геологічні умови ділянки
 
Визначені таким чином модулі деформації задавалися ґрунтам у межах зони армування при розрахунку осідання плити на армованій основі. Результати детермінованого аналітичного і чисельного (рис. 2) розрахунку природної та армованої основи фундаментної плити споруди (при її проектному заповненні) наведені в табл. 2. Зазначимо, що фактичні осідання основ аналогічних сусідніх зерносховищ на природній основі за даними геодезичних спостережень склали близько 300 мм [25].
Гранично допустимі за нормами значення осідання основи фундаментів для такого типу споруд становлять Su=20 см. Як видно з табл. 2, осідання армованої основи при детермінованому підході не перевищує цю величину. Однак, такий підхід не дає інформації про максимально можливі осідання, що можуть бути викликані мінливістю характеристик деформативності як природної основи, так й елементів її армування.
Напруження та деформації основ фундаментів – це просторово-часові випадкові
Фото Капча