Результати моделювання деформованого стану армованої ґрунтоцементними елементами основи фундаментів будівлі
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2021.57.2588Ключові слова:
слабкий ґрунт, вертикальний ґрунтоцементний елемент, стрічковий фундамент, система «основа – фундамент – будівля», метод скінченних елементів, деформований стан,, осіданняАнотація
Відзначено, що навіть за складних інженерно-геологічних умов майданчиків будівельні норми при проектуванні вимагають дотримання жорстких вимог щодо абсолютних і відносних осідань основ будівель і споруд. Наведено результати комплексних експериментально-теоретичних досліджень деформованого стану системи «природний масив – ґрунтоцементна основа – стрічковий фундамент – цегляна будівля» за наявності шарів слабких глинистих грунтів. Подано інформацію про дослідний майданчик, згідно якої в його геологічній будові до глибини 7 м беруть участь сучасні заплавні та руслові відклади, а до несприятливих фізико-геологічних процесів у його межах віднесені: підтоплення території; істотна неоднорідність ґрунтового масиву як за його площею, так і за глибиною; наявність слабких грунтів, сильнозаторфованої глини, несправжніх пливунів і т. ін. Порівнянням даних моделювання методом скінченних елементів (МСЕ) у просторовій (3D) постановці з використанням пружно-пластичної моделі ґрунту деформованого стану природної (з шарами слабких глинистих відкладів) й армованої вертикальними ґрунтоцементними елементами (ГЦЕ) основи стрічкових фундаментів п’ятисекційної 9-10-поверхової будівлі, а також з результатами тривалих (понад 10 років) вимірів осідань цього натурного об’єкту доведено коректність застосування для імітації ҐЦЕ, так званих, пальових елементів embedded beam. Отримано задовільну збіжність між даними 3D моделювання МСЕ за удосконаленою методикою формування розрахунковї схеми системи та тривалих натупних спостережень її деформацій. Описано особливості складання розрахункової схеми системи «основа – фундамент – будівля», принципи призначення її геометричних розмірів, вихідних даних, передумови та параметри чисельних розрахунків, послідовність етапів моделювання, вибір моделі поведінки ґрунту. Підтверджено ефективність методу армування основи ҐЦЕ для поліпшення основ, складених з ґрунтів з низьким модулем деформації.
Посилання
EN 1990:2002/A1:2005/AC (2010). Eurocode: Basis of Structural Design. The European Union Per Regulation 305/2011, Directive 98/34/EC, Directive 2004/18/EC.
DBN V.2.1-10: 2018. (2018). Bases and foundations of buildings and structures. Main principles. Kyiv: Ministry of Regional Development, Construction, and Housing of Ukraine.
Briaud J.-L (2013). Geotechnical Engineering: Unsaturated and Saturated Soils. Hoboken: John Wiley & Sons.
https://doi.org/10.1002/9781118686195 DOI: https://doi.org/10.1002/9781118686195
Poulos H.G. (2017). Tall building foundation design. Boca Raton: CRC Press.
https://doi.org/10.1201/9781315156071 DOI: https://doi.org/10.1201/9781315156071
Braja M.D. (2017). Shallow foundations. Bearing capacity and settlements. CRC Press. Taylor & Francis Group
Cheng Y.M., Law C.W. & Liu L. (2021). Analysis, Design and Construction of Foundations. London: CRC Press.
https://doi.org/10.1201/9780429293450 DOI: https://doi.org/10.1201/9780429293450
Katzenbach R., Leppla S., Seip M. & Kurze S. (2015). Value Engineering as a basis for safe, optimized and sustainable design of geotechnical structures. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburg.
https://doi.org/10.1680/ecsmge.60678.vol2.073
Ganne P., Denies N., Huybrechts N., Vervoort A., Tavallali A., Maertens J., Lameire B. & De Cock F. (2011). Soil mix: influence of soil inclusions on structural behavior. Proc. of the 15th European Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Athens. Amsterdam: IOS Press.
https://doi:10.3233/978-1-60750-801-4-977
Denies N. & Lysebetten G.V. (2012). Summary of the short courses of the IS-GI 2012 latest advances in deep mixing. Proc. of the Intern. Symposium on Ground Improvement IS-GI. Brussels.
Zotsenko N, Vynnykov Yu. & Zotsenko V. (2015). Soil-cement piles by boring-mixing technology. Energy, energy saving and rational nature use, 192-253.
Klein P.Y. & Mathieu F. (2015). A soil remediation solution by deep soil mixing under low headroom conditions. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburg.
https://doi:10.1680/ecsmge.60678
Denies N., Huybrechts N., De Cock F., Lameire B., Maertens J., Vervoort A. & Guimond-Barret A. (2015). Thoughts on the durability of the soil mix material. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburg.
https://doi:10.1680/ecsmge.60678
Kryvosheiev P., Farenyuk G., Tytarenko V., Boyko I., Kornienko M., Zotsenko M., Vynnykov Yu., Siedin V., Shokarev V. & Krysan V. (2017). Innovative projects in difficult soil conditions using artificial foundation and base, arranged without soil excavation. Proc. of 19th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Seoul.
https://doi.org/10.1680/geot.1997.47.3.693 DOI: https://doi.org/10.1680/geot.1997.47.3.693
Vynnykov Yu., Voskobiinyk O., Kharchenko M. & Marchenko V. (2017). Probabilistic analysis of deformed mode of engineering constructions’ soil-cement grounds. Proc. of the 6th Intern. Scientific Conf. “Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings”, 116.
https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602038 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602038
Zotsenko M., Vynnykov Yu., Shokarev Y. & Shokarev A. (2018). Reinforcement of the foundation base of the building with horizontal elements of increased rigidity. Academic Journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering, 2(51), 156-160.
https://doi.org/10.26906/znp.2018.51.1308 DOI: https://doi.org/10.26906/znp.2018.51.1308
Vynnykov Yu., Aniskin A. & Razdui R. (2019).
Tray research of the strain state of soil bases reinforced by soil-cement elements under the strip stamp. Academic Journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering, 2(53), 90-97
https://doi.org/10.26906/znp.2019.53.1898 DOI: https://doi.org/10.26906/znp.2019.53.1898
Phoon K. (2008). Reliability-based design in geotechnical engineering. Computations and applications. New York: Taylor & Francis. DOI: https://doi.org/10.1201/9781482265811
Chau K. (2013). Numerical Methods. Proc. of the 18th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Paris.
https://doi.org/10.30977/bul.2219-5548.2020.89.0.59 DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2020.89.0.59
Minno M., Persio R. & Petrella F. (2015). Finite element modeling of a piled raft for a tall building on cohesionless soil. Proc. of the XVI ECSMGE Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. Edinburg.
https://doi/abs/10.1680/ecsmge.60678
Vynnykov Y.L., Miroshnychenko I.V., Razduy R.V. & Zotsenko V.L. (2014). The Simulation of Deformed State System «Reinforced Base – Strip Foundations». Collection of scientific articles «Energy, Energy Saving and Rational Nature Use, 2(3), 74-80.
Zotsenko M.L., Vynnykov Yu.L., Bondar V.O. & Novokhatniy V.G. (2018). Monitoring of the soil-cement piles buildings settlements. Academic Journal. Industrial Machine Building, Civil Engineering, 1(50), 159-166.
