УДК 624.131.542
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ «PLAXIS» ПРИ ИЗУЧЕНИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ грунтового основания под подошвой ленточного
щелевидного фундамента
.
Научный руководитель: ктн, доцент
Сибирский государственный индустриальный университет, г.Новокузнецк, f
В статье рассматривается напряженно-деформированное состояние грунтового основания щелевидного фундамента. Исследована особенность распределения контактных давлений под подошвой стенок фундамента.
Ключевые слова: щелевидные фундаменты, пластичность грунта, программа «Plaxis», определение напряжений и деформаций в грунте.
Внедрение облегченных фундаментов-реальный путь получения существенного экономического
эффекта, уменьшения материалоёмкости фундаментов [1, С. 27]. Массовое внедрение
таких конструкций возможно только после тщательного экспериментального
исследования напряженно-деформированного
состояния грунтового основания таких фундаментов [2, С. 79-153],
разработка на этой основе надежных методов прогнозирования поведения и
фундаментов, и их грунтовых оснований. Одной из разновидностей облегченных
фундаментов, исследованных и экспериментально, и с применением различных
методов, являются щелевидные фундаменты рис 1.
Рисунок 1 – Трехщелевые ленточные фундаменты.
При малой ширине подошвы стенок, предельное состояние грунта под их подошвой возникает уже при малом их смещении, а осадки всего фундамента определяются, главным образом, давлениями под подошвой грунтового сердечника (сердечников). Такой характер работы щелевидного фундамента отражен в инженерном методе расчета [2, С. 181-183]. В основу этого метода положены системы уравнений равновесия грунтового сердечника, всего фундамента и условие равенства осадок подошвы стенки и подошвы плиты жесткого щелевидного фундамента. По установленным значениям контактных давлений традиционными методами рассчитываются осадки и внутренние усилия в любом сечении фундамента [3, С. 13-14, 4, С. 23-29].
Оценка влияния пластических деформаций, возникающих под подошвой стенок щелевидных фундаментов, проведена путем решения задачи о напряженно-деформированном состоянии основания щелевидного фундамента с применением программы “PLAXIS”. Расчеты, по результатам которых будет принято проектное решение, следует проводить только после серии предварительных расчетов исследовательского характера [5, С. 30-34], учитывающих влияние ряда факторов при математическом моделировании работы геотехнической системы. Наиболее важными из них являются вопросы создания геометрической модели, конечно-элементной расчетной схемы и выбора модели грунта.
В настоящее время используются математические модели грунта разной степени сложности. Преимущество простых моделей заключается в меньшем количестве входных параметров, а также в простоте и ясности определяющих уравнений. Результаты моделирования при этом могут не соответствовать реальным условиям работы. Сложные, усовершенствованные модели позволяют описать поведение грунта точнее, но они требуют более широкого набора характеристик грунта, а также достаточной осведомленности и опытности инженера при постановке задачи, выборе модели, ее параметров и анализе полученных результатов расчета.
Инструментом для исследований напряженно-деформированного состояния грунтового массива при проведении расчетов в нашем случае было использовано численное моделирование, реализованное в современном комплексе геотехнических программ «PLAXIS», основанном на методе конечных элементов [6, С. 12-15].
Программа «PLAXIS» располагает опцией оперативного математического моделирования стандартных лабораторных испытаний грунтов с использованием имеющихся расчетных моделей (опция «soil test»). Этот программный комплекс реализует метод конечных элементов для непрерывной упругопластической среды и дает возможность проследить изменение НДС основания при ее поэтапном сооружении. Программа хорошо апробирована и имеет соответствующий сертификат Росстандарта.
Для выполнения численных расчетов мы выбрали упругоидеальнопластическую модель Кулона-Мора. Эта модели включена в программный комплекс «PLAXIS».
В результате проведенного моделирования были определены возможные перемещения трехщелевого фундамента (рис.2).
Рисунок 2-График осадок
Проведенный численный анализ результатов поэтапного моделирования позволил выявить, что для щелевидных фундаментов возможны значительные сжимающие и растягивающие напряжения в грунте, находящиеся у края стенок фундамента. Характер распределения напряжений в зависимости расположения точек различен, при приближении к краевым участкам стенок фундамента и больших нагрузках появляется существенное увеличение вертикальных напряжений sz, что соответствует появлению линий сдвигов в краевых участках стенок фундамента. В центральной части загружаемого участка распределение напряжений уменьшается.
Рисунок 3-Распределение напряжений 
и 
на глубинах 
=z/b=0
при заглублении фундамента hmin=0,6м
(тонкие линии-малая нагрузка, жирные линии-большая нагрузка
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
