Числове моделювання поведінки групи паль у піщаних ґрунтах при верти-кальному статичному навантаженні
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
У роботі представлено результати числового моделювання напружено-деформованого стану системи «група паль – ґрунтова основа» у піщаних ґрунтах під дією вертикального статичного навантаження. Дослідження спрямовано на визначення впливу відстані між палями на особливості перерозподілу напружень у ґрунтовому масиві, характер деформацій та ефективність роботи пальового поля. Для аналізу побудовано тривимірну скінчено-елементну модель, що включає ґрунтовий масив, палі та жорсткий ростверк. Поведінку ґрунту описано модифікованою ковпачковою моделлю Друкера–Прагера, яка дозволяє врахувати як зсувні пластичні деформації, так і об’ємне ущільнення, що є критично важливим для адекватного відтворення роботи паль у піщаних середовищах. Параметри міцності та деформативності ґрунту визначено на основі даних CPT-тестування.
Розглянуто два варіанти просторового розташування паль у групі: з кроком L = 3d та L = 6d (де d – діаметр палі). Показано, що при меншій відстані між палями утворюється спільна зона ущільнення ґрунту, яка забезпечує сумісну роботу елементів та підвищує несучу здатність системи. При збільшенні відстані до L = 6d зони напружень не перекриваються, палі працюють фактично як одиночні, що зменшує групову ефективність і призводить до нижчої несучої здатності. Аналіз розподілу повздовжніх зусиль уздовж стовбура показав, що частка навантаження, яка передається бічною поверхнею кутових паль, становить 73% при L = 3d та знижується до 62% при L = 6d, що підтверджує залежність роботи палі від ступеня взаємодії з ущільненим ґрунтом.
Отримані результати узгоджуються з експериментальними даними F. Lizzi (1985) та підтверджують, що оптимальний крок розміщення паль забезпечує баланс між взаємодією в групі та ефективністю роботи системи.
Висновки підкреслюють необхідність урахування пластичних деформацій ґрунту та оптимального кроку розміщення паль для раціонального проєктування пальових фундаментів у піщаних основах.
Проведене моделювання може бути використано для уточнення параметрів при проектуванні пальових фундаментів у піщаних ґрунтах.
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
Chen, Y., Lu, F., Namdar, A., & Cai, J. (2019). Робочий механізм пальової групи з різними відстанями між палями в щільному піску. Науковий журнал Advances in Civil Engineering, 2019, 1–16.
DOI:10.1155/2019/5376594
Kok Sien Ti, Bujang B.K. Huat, Jamaloddin Noorzaei, Moh’d Saleh Jaafar, Gue See Sew. (2009). Огляд базових конститутивних мо-делей ґрунту для геотехнічних застосувань. Науковий журнал Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 14(J), 1–18.
Dassault Systèmes Simulia Corp. ABAQUS Analysis User’s Manual, Version 6.12. — Providence, Rhode Island : Dassault Systèmes Simulia Corp., 2012.
Mayne, P.W. (2007) Сучасний стан практики статичного зондування. Transportation Research Board Synthesis Study, NCHRP Project 20-05, Topic 37-14, 1-137..
Lizzi, F. (1985). Pali Radice (Root Piles) and Reticulated Pali Radice. Underpinning, Surrey University Press, pp. 84-151.
Ручківський, В. (2021). Взаємодія ґрунтової основи та групи паль, об’єднаних рост-верком. Основи та фундаменти: Науково-технічний збірник, 43, 79-86
Chen, Y., Lu, F., Namdar, A., & Cai, J. (2019) Working Mechanism of Pile Group with Differ-ent Pile Spacing in Dense Sand. Advances in Civil Engineering, 2019, 1-16.
DOI:10.1155/2019/5376594
Ti, K.S., Huat, B.B.K., Noorzaei, J., Jaafar, M.S., & Sew, G.S. (2009) A Review of Basic Soil Constitutive Models for Geotechnical Application Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2009, 1-19.
Dassault Systèmes Simulia Corp. ABAQUS Analysis User’s Manual, Version 6.12. — Providence, Rhode Island : Dassault Systèmes Simulia Corp., 2012.
Mayne, P.W. (2007) Cone Penetration Testing State-of-Practice Transportation Research Board Synthesis Study, NCHRP Project 20-05, Topic 37-14, 2007, 1-137.
Lizzi, F. (1985). Pali Radice (Root Piles) and Reticulated Pali Radice. Underpinning, Surrey University Press, pp. 84-151.
Ruchkivskyi, V. (2021). Vzaiemodiia gruntovoi osnovy ta hrupy pal, obiednanykh rostverkom [Interaction between a subsoil and group of piles joined with a raft]. Osnovy ta fundamenty: Naukovo-tekhnichnyi zbirnyk, 43, 79-86 (in Ukrainian).