Застосування методу кутових точок у аналізі напружень під плитним фун-даментом: порівняння з числовим моделюванням (модель Кулона-Мора)

Анотація

Останнім часом, в умовах розвитку будівництва, особливо в умовах стрімкої урбанізації та високої щільності забудови, проектування фундаментів стає дедалі складнішим завданням. Від інженерів та проєктувальників вимагається не лише висока точність у розрахунках, а й обґрунтованість технічних рішень та гарантія максимальної надійності конструкцій. Одним із найважливіших і найвідповідальніших етапів є детальне вивчення та аналіз напружено-деформованого стану ґрунтової основи, яка безпосередньо сприймає навантаження від споруди. Саме точність оцінки напружено-деформованого стану в подальшому визначає стійкість, довговічність і безпеку всієї будівлі.

Визначення напружень під підошвою фундаменту може здійснюватися з різним ступенем деталізації — від використання спрощених аналітичних підходів до складного тривимірного моделювання, яке враховує нелінійну реакцію ґрунту на дію навантаження. Вибір конкретного підходу визначається складністю об’єкта, інженерно-геологічними умовами ділянки, категорією відповідальності споруди та необхідною точністю розрахунків.

Врахування нелінійної поведінки ґрунтової основи є важливим, оскільки реальний ґрунт не демонструє лінійну залежність між напруженнями та деформаціями. На відміну від пружної моделі, нелінійне моделювання дозволяє точніше оцінити осідання, розподіл напружень та реальні межі міцності ґрунту. Це підвищує достовірність розрахунків, зменшує ризики недооцінки деформацій і сприяє оптимізації конструктивних рішень.

У роботі здійснено порівняння між аналітичним методом кутових точок та числовим моделюванням при визначенні напружень у ґрунтовій основі під фундаментом. Основна увага приділена оцінці точності, обґрунтованості та можливості практичного застосування аналітичного методу в умовах реального ґрунтового середовища. Дослідження виконано на прикладі плитного фундаменту на піщаній ґрунтовій основі. Для числового моделювання було застосовано програмний комплекс «Midas GTS NX». При цьому для ґрунтового масиву було використано об’ємні скінчені елементи та модель Кулона-Мора, що описує закономірність поведінки ґрунту під навантаженням. Зафіксовано значне заниження значень контактних напружень для кутової та периферійної зони плити та суттєве завищення для центральної. З віддаленням від підошви фундаменту різниця поступово зменшується. Виведено коефіцієнт розбіжності.