Моделювання взаємодії палі з ґрунтовим середовищем з використанням нелінійної математичної моделі з модифікованим критерієм міцності Кулона-Мора

Анотація

Анотація. Випробування ґрунту палями дозволяють визначити несучу здатність палі по ґрунту максимально точно. Вони мають проводитися завчасно, до влаштування конструкцій фундаментів - за їх результатами приймають рішення про необхідність внесення коректив. Однак статичні випробування зазвичай потребують значних витрат часу, що обумовлено їх технологією виконання. Основний недолік статичних випробувань натурної палі – вони є найдорожчим методом, але при цьому таким, що дає можливість найточніше відтворити умови роботи палі, а саме, навантаження на палю від надфундаментних конструкцій будівлі або споруди.

Розрахункове значення, отримане за інженерними розрахунками, надає можливість тільки попередньої і наближеної оцінки несучої здатності палі по ґрунту. Ця методика є найпростішою, але в той же час і найменш точною.

Числове моделювання дозволяє наблизити результати статичного випробування дослідної палі до результатів моделювання за умови ідентифікації параметрів ґрунтового середовища для обраної математичної моделі.

В досліджені для числового моделювання експерименту, а саме, комп’ютерної симуляції випробування натурної палі статичним вдавлюючим навантаженням, було використано програмний комплекс «Midas GTS NX» із застосуванням об’ємних скінченних елементів, що моделюють ґрунтове середовище та стовбур палі. Для опису закономірностей поведінки ґрунту під навантаженням було використано нелінійний закон деформування ґрунтового середовища з модифікованим критерієм міцності Кулона-Мора. Ця модель поєднує нелінійні пружні і пружно-пластичні моделі.

В роботі досліджено характер формування напружено-деформованого стану ґрунтового масиву під п’ятою палі та вздовж бічної поверхні палі на всіх етапах навантаження під час реалізації комп’ютерної симуляції натурного випробування палі. Виявлено фази роботи палі переважно по бічній поверхні та включення складової несучої здатності під п’ятою палі. Зафіксовано формування зон-концентраторів вертикальних напружень в ґрунтовому масиві під п’ятою палі. Встановлено характер передачі навантаження на ґрунт через бічну поверхню палі за даними розподілу поздовжніх зусиль в стовбурі палі.