Прикладання методу граничних елементів до механіки деформованих ґрунтів

Анотація

У зв’язку з переходом сучасних будівель на каркасно-монолітну схему, будівлі ростуть вверх і вниз. Це збільшує тиск на основи і приводить до необхідності  при їх проектуванні розв’язувати нелінійні задачі механіки ґрунтів, оскільки головною проблемою технічних систем є надійність. В останній час спостерігається явна тенденція підсилення теоретичних досліджень у фундаментобу-дуванні. Отримання надійних результатів моделювання в більшості випадків зводиться до використання нелінійних пружно-пластичних моделей, що базуються на теорії пластичної течії, дилатансійних співвідношеннях В.М. Ніколаєвського, І.П. Бойка.

Вітчизняна геотехніка знаходиться на шляху інтенсивного розвитку. Широко застосовуються числові методи, засновані на пружно-пластичних моделях. Руйнування дискретних матеріалів (до яких відноситься і ґрунт) проходить в результаті накопичення пластичних (залишкових) деформацій, що в граничному стані викликає розрив суцільності масиву в формі взаємного проковзування його частинок. Вплив пластичності проявляється в розвитку переміщень, перерозподілі внутрішніх зусиль. Міцність зв’язків в дисперсних ґрунтах набагато менша міцності самих частинок,  а при відсутності сил зчеплення (пісок) основним фактором деформацій ґрунтової основи є сили контактної взаємодії і деформації пов’язані з переупаковкою частинок.

Основний напрям розвитку в будівництві – застосування нових, раціональних та ефективних конструкцій паль, які б підвищували їх несучу здатність, технологічність виготовлення та влаштування.

Низьке використання міцності матеріалу паль квадратного перетину – мала питома несуча здатність  (25-60%) стримує техніко-економічний прогрес в будівництві та потребує використання нових ефективних та раціональних конструкцій паль. Впровадження паль із складною формою поперечного перетину є перспективним в цьому напрямку і описано в роботі (Малишев, 2011).

Не зважаючи на чималу кількість експериментальних досліджень паль складної форми поперечного перетину конкретних вказівок щодо особливостей їх роботи та розрахунку мало. Найбільш ефективними є палі перехресного перетину, двотаврові, таврові. Найменш ефективні – палі круглого та квадратного перерізу. Важливим є також питання урахування та неврахування заповнення ґрунтом об’єму між ребрами паль оскільки палі із складною формою бокової поверхні (таврові, двотаврові, хрестоподібні) мають різний характер ущільнення ґрунту навколо їх бічної поверхні та залучають до своєї роботи деяку ущільнену зону ґрунту, яка утворюється між ребрами паль при їх заглибленні, про що відмічено в роботі (Малишев, 2011).

Тому перевірка методики розрахунку несучої здатності та деформування ґрунтової основи за числовим МГЕ такого виду паль, статичним вертикальним навантаженням, є актуальною задачею.