Визначення напружень у ґрунтовій основі під плитним фундаментом: метод кутових точок і лінійно-пружне моделювання

Анотація

У сучасних умовах розвитку будівельної галузі, зокрема в контексті інтенсивної урбанізації та високої щільності міської забудови, процес проектування фундаментів набуває особливої складності. Від інженерів та проектувальників вимагається високий рівень точності, обґрунтованості розрахунків та забезпечення максимальної надійності конструкцій. Одним із ключових і найвідповідальніших етапів цього процесу є ретельне дослідження та аналіз напружено-деформованого стану ґрунтової основи, яка безпосередньо сприймає навантаження від споруди. Від правильності оцінки цього стану значною мірою залежить стабільність, довговічність і безпечність усієї споруди.

Оцінка напружень під підошвою фундаментів може виконуватися з різним рівнем точності - від простих аналітичних формул до повноцінного 3D-моделювання з врахуванням нелінійної закономірності поведінки ґрунту під навантаженням. Вибір методу залежить від складності об'єкта, інженерно-геологічних умов, рівня відповідальності споруди та вимог до точності розрахунку.

Представлене дослідження впливу методу розрахунку напружень під підошвою фундаменту виконано на прикладі плитного фундаменту прямокутної форми на одношаровій ґрунтовій основі, що складена піском середньої крупності. Напруження було визначено аналітичним способом, а саме, методом кутових точок, та порівняно з результатами числового моделювання взаємодії фундаменту з ґрунтом.

Для числового моделювання було застосовано програмний комплекс «Midas GTS NX». При цьому для ґрунтового масиву було використано об’ємні скінчені елементи та лінійно-пружна модель, що описує закономірність поведінки ґрунту під навантаженням.

Зафіксовано невідповідність напружень, визначених аналітичним шляхом, реальному характеру розподілу напружень під фундаментом. Виявлено похибку аналітичної методики оцінки напружень методом кутових точок, особливо для контактних напружень на рівні підошви фундаменту. Запропоновано кореляційні коефіцієнти для центральної та периферійних зон плитного фундаменту для підвищення надійності результатів аналітичного розрахунку напружень під фундаментом. Заплановано продовження досліджень, направлених на аналіз впливу моделі ґрунтового середовища, показників ґрунтової основи та величини тиску на ґрунт основи.