Аналіз експлуатаційної придатності фундаментів споруд для зберігання зерна
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
На прикладі складної системи підземної частини силосу типу «просадочна ґрунтова основа – фундаментна стрічка – підсилосна галерея – ущільнена основа – плита днища» досліджено зміну її напружено-деформованого стану (НДС) як індикатору оцінювання експлуатаційної придатності такого виду промислової споруди.
На базі аналізу існуючої проектної документації та натурних обстежень встановлено основні етапи роботи споруди протягом її зведення та подальшої експлуатації. Для оцінювання поточного технічного стану системи основ і фундаментів проведено моделювання її НДС методом скінченних елементів. При цьому, щоб отримати фактичний напружений стан системи за деформованою схемою, додатково було використано результати геодезичних вимірювань у часі.
В роботі зосереджено увагу на характері взаємного впливу окремих елементів складної системи фундаментів, висвітлено характерні зміни в конструктивній схемі та особливостях перерозподілу напружень всередині системи на різних етапах експлуатації (враховано локальні замокання лесової просадочної товщі потужністю до 7,2 м, що було характерно для натурного дослідного об’єкту).
Зокрема, визначено зусилля в залізобетонних елементах підземної галереї силосу. Враховано вплив зміни НДС системи фундаментів на їх роботу при змінних навантаженнях і впливах.
Встановлено, що проектування подібних складних систем все ще вимагає подальшого дослідження розрахункових схем і ситуацій. При проектуванні складних систем фундаментів силосів досить поширеною помилкою є невірне врахування жорсткостей підземної галереї, зворотної засипки під плитою днища й локально замоклої лесової товщі під фундаментною стрічкою. Ці фактори суттєво впливають на загальний рівень надійності та безаварійної експлуатації промислової споруди в цілому.
Також показано, що необхідно враховувати вплив суміжних силосів і фактору несиметричності фундаменту вздовж та впоперек підземної галереї.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).Посилання
Carson J. Silo failures: why do they happen? / J. Carson, T. Holmes // Task Quarterly. 2003-7(4). – pp. 499-512.
Dutta A. Study of Types of Failures in Silos / A. Dutta // GRA - Global research analysis. 2013. ISSN No 2277-8160. – pp. 41-43. doi: 10.36106/GJRA.
Дворник А.М. Основи та фундаменти циліндричних силосів для зерна / А.М. Дворник, І.Г. Любченко, В.А. Титаренко, О.В. Шидловська // Наука та будівництво. – 2019. – №3. – С. 12-18.
Мозговий А.О. Особливості конструкцій залізобетонних фундаментів силосів збільшених розмірів / А.О. Мозговий, А.А. Бутенко // Збірник наук. пр. [УкрДУ-ЗТ]. Сер.: Будівництво та цивільна інженерія. – 2022. – Вип. 199. – С. 54-67.
Винников Ю.Л. Проблеми визначення модуля деформації замоклих лесоподібних ґрунтів / Ю.Л. Винников // Зб. наук. праць (галузеве машинобуд., буд-во)/ Полт. нац. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка. Вип. 3 (28). – Полтава: ПНТУ, 2010. – С. 62-68.
Зоценко М.Л. Особливості визначення осідань основ плитних фундаментів зерносховищ силосного типу / М.Л. Зоценко, Ю.Л. Винников, С.Ф. Пічугін, М.В. Бібік, В.І. Марченко, М.І. Лапін // Зб. наук. Праць (галузеве машинобуд., буд-во). – Полтава: ПНТУ, 2009. – Вип. 2 (27). – С. 101-110.
Винников Ю.Л. Розрахунок фундаментної плити силосів на армованій стохастичній основі / Ю.Л. Винников, М.О. Харченко, В.І. Марченко // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – Дніпро: ДНУЗТ, 2012.– Вип. 3. – С. 26 – 32.
Dhaybi M. Foundations reinforced by soil mixing: Physical and numerical approach / M. Dhaybi, A. Grzyb, R. Trunfio, F. Pellet // Proc. of Intern. Symp. “Recent research, advances & execution aspects of ground im-provement works”. – Brussels 2012 – vol. 3 pp. 137-145.
Марченко В.І. Напружено-деформований стан армованих за бурозмішувальною технологією слабких глинистих основ з урахуванням чиннику часу: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Марченко Валентин Іванович. – Полтава: ПолтНТУ, 2012. – 230 с.
Підлуцький В.Л. Формування НДС у фундаментах зерносушильних комплексів при зміні параметрів грунтів / В.Л. Підлуцький, О.В. Литвин // Основи та фундаменти: Міжвід. наук.техн. збірник. – К.: КНУБА. – 2020. – Вип. 41. – С. 55-63.
Calvello M. Selecting parameters to optimize in model calibration by inverse analysis / M. Calvello, R.J. Finno // Computers and Geotechnics. – Evanston: Northwestern University, 2004. – 31(5), pp. 411-425. doi:10.1016/j.compgeo.2004.03.004.
Носенко В. Визначення напружено-деформованого стану групи паль шляхом числового моделювання їх взаємодії з основою за даними польових досліджень / В. Носенко, О. Кашоїда // Основи та фундаменти: Міжвід. наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА. – 2021. – Вип. 43. – С. 87-100.
Бойко І.П. Ідентифікація параметрів грунтів на основі результатів натурних випробувань паль / І.П. Бойко, Л.О. Скочко, М.В. Хоронжевський // Основи і фундаменти: Міжвід. наук.техн. збірник. – К.: КНУБА. – 2021. – Вип. 42. – С. 9-18.
Luo Z. Influence of site sampling plan on differential shallow foundation settlement prediction using conditional-random-field-based finite element method / Z. Luo, N. Luo, B. Das // Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. – Sydney: Australian Geomechanics Society. – 2022. – p. 4583-4587.
Ching J. Is the scale of fluctuation the only important parameter in geotechnical spatial variability? / J. Ching // Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. – Sydney: Australian Geomechanics Society. – 2022. – p. 4531-4536.
Dareeju B. Probabilistic modelling of shear strength parameters for tailings dam design / B. Dareeju, T. Rowles, Y. Xu // Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. – Sydney: Australian Geomechanics Society. – 2022. – p. 4537-4541.
ДБН В.2.1-10:2018. Основи і фундаменти будівель та споруд. – К.: Мінрегіонбуд, 2018. – 40 с.
Carson J., Holmes T. (2003). Silo failures: why do they happen? Task Quarterly. 7(4), 499-512.
Dutta A. (2013). Study of Types of Failures in Silos. Global research analysis. Nov. 2013. ISSN No 2277-8160, 41-43. doi: 10.36106/GJRA.
Dvornyk A.M., Liubchenko I.H., Tytarenko V.A., Shydlovska O.V. (2019). Osnovy ta fundamenty tsylindrychnykh sylosiv dlia zerna [Bases and foundations for grain cylindrical silos]. Nauka ta budivnytstvo. Kyiv: NDIBK, 3, 12-18 (in Ukrainian).
Mozghovyi A.O., Butenko A.A. (2022). Osoblyvosti konstruktsii zalizobetonnykh fundamentiv sylosiv zbilshenykh rozmiriv [The effective structures of reinforced concrete foundation of syloses at grain transfer terminals]. Zbirnyk nauk. prats: Budivnytstvo ta tsyvilna inzheneriia. UkrDUZT, 199, 54-67 (in Ukrainian).
Vynnykov Yu.L. (2010). Problemy vyznachennia modulia deformatsii zamoklykh lesopodibnykh gruntiv [Problems of determining the modulus of deformation of dense loess soils]. Zb. nauk. prats (haluzeve mashynobud., bud-vo). Poltava: PNTU, 3(28), 62-68 (in Ukrainian).
Zotsenko M.L., Vynnykov Yu.L., Pichuhin S.F., Bibik M.V., Marchenko V.I., Lapin M.I. (2009). Osoblyvosti vyznachennia osidan osnov plytnykh fundamentiv zernoskhovyshch sylosnoho typu [The comparison results of determination of settlement of poor-bearing clay bases of slab foundation of the granary of silo type the method of layer-by-layer summing up and modeling by method of ultimate elements with dates of geodetic observation after total stress of the silos are presented]. Zb. nauk. Prats (haluzeve mashynobud., bud-vo). Poltava: PNTU, 4(27), 101-110 (in Ukrainian).
Vynnykov Yu.L., Kharchenko M.O., Marchenko V.I. (2012). Rozrakhunok fundamentnoi plyty sylosiv na armovanii stokhastychnii osnovi [Design of foundation plate of grain silage on reinforced stochastic soil base]. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka. Dnipro: DNUZT, 3, 26-32 (in Ukrainian).
Dhaybi M., Grzyb A., Trunfio R., Pellet F. (2012). Foundations reinforced by soil mixing: Physical and numerical approach. Proc. of Intern. Symp. “Recent research, advances & execution aspects of ground improvement works”. Brussels, 3, 137-145.
Marchenko V.I. (2012). Napruzheno-deformovanyi stan armovanykh za burozmishuvalnoiu tekhnolohiieiu slabkykh hlynystykh osnov z urakhuvanniam chynnyku chasu [The stress-stain state of weak clay bases reinforced by drilling-mixing technology, taking into account the time factor]. Dys. kand. tekhn. nauk: 05.23.02. Poltava: PoltNTU, 230 (in Ukrainian).
Pidlutskyi V.L., Lytvyn O.V. (2020). Formuvannia NDS u fundamentakh zerno-sushylnykh kompleksiv pry zmini parametriv hruntiv [Formation of stress-strain state in the foundations of grain drying complexes when changing soil parameters]. Osnovy ta fundamenty: Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. Kyiv: KNUBA, 41, 55-63 (in Ukrainian).
Calvello M., Finno R.J. (2004). Selecting parameters to optimize in model calibration by inverse analysis. Computers and Ge-otechnics. Evanston: Northwestern University, 31(5), 411–425.
Nosenko V., Kashoida O. (2021). Vyznachennia napryjeno-deformovanogo stany grypi pal shliahom chislovogo modeli-yvannia ih vzaiemodii z osnovoiy za dannimi poliovih doslidjen [Determination of the stress-strain state of group of piles by numerical simulation of their interaction with the base according to field research data]. Osnovu ta fundamenty: Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyiv: KNU-BA, 43, 87-100 (in Ukrainian).
Boyko I.P., Skochko L.O., Khoronzhevskyi M.V. (2021). Vyznachennya parametriv gruntu za rezulʹtatamy polʹovykh vyprobuvanʹ palʹ [Identification of soil parameters based on the results of field tests of piles]. Osnovu i fundamenty: Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyiv: KNU-BA, 42, 9-18 (in Ukrainian).
Luo Z., Luo N., Das B. (2022). Influence of site sampling plan on differential shallow foundation settlement prediction using conditional-random-field-based finite element method. Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sydney: Australian Geomechanics Society, 4583-4587.
Ching J. (2022). Is the scale of fluctuation the only important parameter in geotechnical spatial variability? Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sydney: Australian Geomechanics Society, 4531-4536.
Dareeju B., Rowles T., Xu Y. (2022). Probabilistic modelling of shear strength parameters for tailings dam design. Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sydney: Australian Geomechanics Society, 4537-4541.
DBN V.2.1-10:2018. (2018). Osnovy i fundamenty budivel ta sporud. Kyiv: Minrehionbud, 40 (in Ukrainian).