Обґрунтування вибору моделі основи та фундаменту будівлі під час її підсилення мікропалями
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна
Abstract
UKR: Мета. На основі аналізу існуючого досвіду провести обґрунтування вибору моделі основи та фундаменту будівлі під час його підсилення мікропалями. Такий методологічний крок дозволить прийняти до подальших досліджень модель основи, яка більш повно відповідає взаємодії мікропаль, фундаменту визначеної жорсткості та варіації їхніх параметрів. Методика. Фундаменти, в тому числі ті, що підсилюються мікропалями, проєктуються таким чином, щоб навантаження на основу не перевищувало певної межі, яка дозволяє проводити розрахунки за деформаціями у фазі ущільнення. Для вирішення поставленої задачі проведено аналіз методузагальних пружних деформацій основи, розроблений з використанням гіпотезипружного пів-простору. Залучення пружного півпростору до теоретичних побудов має основою чіткі та відпрацьовані рішення теорії пружності і, ширше, механіки суцільного середовища. Також розглянутий метод, заснований на обмеженні зони основи, що деформується (гіпотеза шару кінцевої товщини). Узагальнені випадки застосування цих гіпотез для проєктування та розрахунку фундаментів з врахуванням їх взаємодії з основою. Результати. Визначено, що більш плідною гіпотезою як для фундаментів взагалі, так і для випадкуїх підсилення мікропалями, є гіпотеза пружного шару. На її основі обґрунтовано, що скінченно-елементні моделі фундаменту з мікропалями та ґрунтовою основою повинні мати визначені межі, що, в першу чергу, дозволяють вільне деформування системи «фундамент – основа», а, в другу чергу, мати розміри, що можуть бути піддані розрахунку на ПЕОМ. Наукова новизна. Вона полягає вобґрунтуванні моделі основи, що базується на гіпотезі шару кінцевої товщини як найбільш відповідноїдля чисельних експериментів за допомогою методу скінченних елементів. Практична значимість. Полягає вотриманні обґрунтованої товщини кінцевого шару, що дорівнює 5...6 значень довжини мікропалі. Саме ця товщина, на основі якою обираються розміри скінченно-елементної моделі, дозволяє вільне формування напружено-деформованого стану моделі і не має протиріччя з вже існуючими вимогами до визначення цього параметру.
ENG: Purpose. Based on the analysis of the existing experience, to justify the choice of the model of the base and foundation of the building during its reinforcement with micropiles. Such a methodological step will make it possible to adopt a base model, which more fully corresponds to the interaction of micropiles, the foundation of a certain stiffness and the variation of their parameters for further research. Methodology. Foundations, including those reinforced with micropiles, are designed in such a way that the load on the foundation does not exceed a certain limit, which allows calculations for deformations in the compaction phase. To solve the problem, the analysis of the method of general elastic deformations of the base, developed using the hypothesis of an elastic halfspace, was carried out. The inclusion of an elastic halfspace in theoretical constructs is based on clear and wellestablished solutions of the theory of elasticity and, more broadly, the mechanics of a solid medium. Also, the considered method is based on limiting the zone of the deformable base (hypothesis of a layer of finite thickness). The cases of application of these hypotheses for the design and calculation of foundations, taking into account their interaction with the foundation were generalized. Findings. It was determined that the elastic layer hypothesis is a more fruitful hypothesis both for foundations in general and for the case of their reinforcement with micropiles. On its basis, it is justified that the finite-element models of the foundation with micropiles and the soil base should have defined limits, which, first of all, allow free deformation of the «foundation – base» system, and, secondly, have dimensions that can be subjected to calculation on a personal computer. Originality. It consists in substantiating the foundation model based on the hypothesis of a layer of finite thickness as the most suitable for numerical experiments using the finite element method. Practical value. It consists in obtaining a justified thickness of the final layer, which is equal to 5 … 6 values of the length of the micropile. It is this thickness, on the basis of which the dimensions of the finite-element model are chosen, that allows the free formation of the stress-strain state of the model and does not contradict the existing requirements for determining this parameter.
ENG: Purpose. Based on the analysis of the existing experience, to justify the choice of the model of the base and foundation of the building during its reinforcement with micropiles. Such a methodological step will make it possible to adopt a base model, which more fully corresponds to the interaction of micropiles, the foundation of a certain stiffness and the variation of their parameters for further research. Methodology. Foundations, including those reinforced with micropiles, are designed in such a way that the load on the foundation does not exceed a certain limit, which allows calculations for deformations in the compaction phase. To solve the problem, the analysis of the method of general elastic deformations of the base, developed using the hypothesis of an elastic halfspace, was carried out. The inclusion of an elastic halfspace in theoretical constructs is based on clear and wellestablished solutions of the theory of elasticity and, more broadly, the mechanics of a solid medium. Also, the considered method is based on limiting the zone of the deformable base (hypothesis of a layer of finite thickness). The cases of application of these hypotheses for the design and calculation of foundations, taking into account their interaction with the foundation were generalized. Findings. It was determined that the elastic layer hypothesis is a more fruitful hypothesis both for foundations in general and for the case of their reinforcement with micropiles. On its basis, it is justified that the finite-element models of the foundation with micropiles and the soil base should have defined limits, which, first of all, allow free deformation of the «foundation – base» system, and, secondly, have dimensions that can be subjected to calculation on a personal computer. Originality. It consists in substantiating the foundation model based on the hypothesis of a layer of finite thickness as the most suitable for numerical experiments using the finite element method. Practical value. It consists in obtaining a justified thickness of the final layer, which is equal to 5 … 6 values of the length of the micropile. It is this thickness, on the basis of which the dimensions of the finite-element model are chosen, that allows the free formation of the stress-strain state of the model and does not contradict the existing requirements for determining this parameter.
Description
В. Харченко: ORCID 0000-0002-7653-3001; В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593
Keywords
фундамент, мікропаля, модель основи, взаємодія фундаменту та основи, base, foundation, micropile, base model, interaction of base and foundation, КІТ
Citation
Харченко В. В., Петренко В. Д. Обґрунтування вибору моделі основи та фундаменту будівлі під час її підсилення мікропалями. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. Дніпро, 2023. Вип. 23. С. 88–94. DOI: 10.15802/bttrp2023/281162.