Основи та Фундаменти / Bases and Foundations

Особливості взаємодії плитних фундаментів значних розмірів з ґрунтовою основою

Ігор БОЙКО — пт, 25 кві 2025 00:00:00 +0300

В даний час актуальним напрямом досліджень в області геотехніки є відновлення та проектування енергетичних об`єктів, які в Україні будували часто на плитних фундаментах (АЕС, ТЕС та інші) Влаштування плитних фундаментів, які мають великі розміри в плані, що зумовлює особливості взаємодії їх з основою. На таких об`єктах проводився великий об`єм експериментальних робіт, на цих результатах і побудова ця публікація. З метою збереження експериментальних даних та виявлених нових факторів взаємодії плит з основою, а саме підйом дна котловану, при забивці паль на будівельному майданчику, за допомогою глибинних марок виявлена стислива зона, яка суттєво відрізняється від реальної (12 м практично проти 28 м розрахована за коефіцієнтами ДБН).

Окремо досліджувалися дилатансійні процеси, які зумовили підйом окремих паль до 30 см, що вимагало з`ясування обставин, що знаходяться під підошвою забитих паль і яку роль в формуванні осідання плитного фундаменту це відіграє.

Аналіз напружено-деформованого стану елементів конструкцій кожної будівлі (споруди) завжди треба виявити реальну активну зону деформації. В публікації приведені матеріали аналізу напружено-деформованого стану основи в залежності від розмірів плитних фундаментів, темп прикладання корисного навантаження (на прикладі силосних корпусів). Проведено порівняння глибини стисливої зони під плитою за методом пошарового підсумування (коефіцієнт з ДБН) і фактичною Hст, яка визначалася глибинними марками які були встановлені до глибини 28 м. Після прикладання проектного навантаження, глибинні марки на глибині більше 12 м не реагували.

Показана різниця в взаємодії великорозмірних плит з основою, а також розглянуто варіант при наявності коротких паль, які покращують властивості основи, але не виконують функції передачі напруження на більш глибинні шари ґрунтів.

Наведено приклад підйому котловану, для фундаментних плит АЕС (розміром 70х70 м), з варіантом забивних паль довжина 14,0м перерізом 35х35 см. При виконанні робіт виник підйом дна котловану більше ніж 50 см., а палі виходили за межі підйому на 30 см. Цей факт зумовив додаткові експериментальні роботи для з`ясування, для перевірки наявності під підошвою пустоти

З метою популяризації експериментальних даних і збереження досвіду проектування відповідальних об`єктів на плитних фундаментах великих розмірів і підготовлена ця публікація.

Взаємодія фундаментів із бурових паль з основою

Ігор БОЙКО, Олександр ГАВРИЛЮК, Остап КАШОЇДА, Вероніка ЖУК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Методика випробування ґрунту палями дає можливість визначити несучу здатність палі по ґрунту максимально точно. Це пояснюється тим, що статичні випробування натурних паль вдавлюючим навантаженням дають можливість найточніше відтворити умови роботи палі в ґрунті під навантаженням від надфундаментних конструкцій будівлі або споруди. Статичні випробування натурних паль мають проводитися завчасно, до влаштування конструкцій пальових фундаментів, бо за їх результатами приймається рішення про необхідність внесення коригуючих змін до проекту пальових фундаментів. Однак статичні випробування зазвичай потребують значних витрат часу, що обумовлено їх технологією виконання. А основним недоліком статичних випробувань натурної палі є вартість порівняно з іншими доступними наближеними методиками. Розрахункове значення несучої здатності бурової палі, що визначено на основі інженерних розрахунків, дозволяє здійснити лише попередню та наближену оцінку роботи палі у взаємодії з ґрунтами будівельного майданчика. Цей метод розрахунку відзначається простотою у застосуванні, проте водночас має обмежену точність, що може впливати на остаточні результати аналізу. Комп’ютерна імітація взаємодії бурової палі з ґрунтом по бічній поверхні та під її підошвою дозволяє наблизити результати моделювання до результатів натурного статичного випробування дослідної палі за умови ідентифікації параметрів для обраної математичної моделі ґрунтового середовища.

Для комп’ютерної імітації натурного експерименту, а саме, випробування бурової палі статичним вдавлюючим навантаженням, було застосовано програмний комплекс «Midas GTS NX». При цьому для ґрунтового масиву та стовбура палі було використано об’ємні скінчені елементи. Поведінка ґрунту під навантаженням описувалася нелінійним законом деформування ґрунтового середовища з модифікованим критерієм міцності Кулона-Мора. В дослідженні було приділено увагу перерозподілу поздовжніх зусиль в стовбурі палі, характеру передачі навантаження на ґрунт через бічну поверхню та під підошвою палі на всіх етапах навантаження.

Особливості будови карпатського флішу та сучасні методи оцінки його фізико–механічних властивостей

Людмила БОНДАРЕВА, Василь БЕГАН — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Карпатський фліш є складною геологічною товщею, що характеризується чергуванням пісковиків, алевролітів і глинистих сланців, значною тріщинуватістю та анізотропією механічних властивостей. Ці особливості суттєво впливають на формування геологічних процесів, включаючи оцінку стійкість схилів, визначення несучої здатності та ймовірність розвитку зсувних деформацій. Вивчення фізико-механічних параметрів флішу є важливим завданням, оскільки вони визначають поведінку порід під дією природних і техногенних факторів.

У роботі проаналізовано сучасні методи оцінки механічних характеристик карпатського флішу, що включають лабораторні та польові дослідження. Польові методи (SPT, CPTu, пресіометричні випробування, скельні дилатометри, геофізичні дослідження) дозволяють оцінити опір ґрунтів, параметри міцності та інші важливі параметри безпосередньо у природному заляганні. В роботі досліджено можливість виконання динамічного і статичного зондування в умовах карпатського флішу. Геофізичні методи, зокрема сейсмоакустичні випробування, електророзвідка та георадарні дослідження, дозволяють отримати інформацію про можливі розміри деградованої зони, непряму оцінку міцності та тріщинуватості порід на значних глибинах Лабораторні дослідження (одновісний стиск, зсувні випробування) забезпечують детальний аналіз структурних особливостей та поведінки матеріалу при різних навантаженнях.

Окрему увагу приділено числовому моделюванню механічної поведінки флішу. Розглянуто основні числові моделі, які можливо застосувати для моделювання флішових порід, зокрема лінійно–пружні, пружно–пластичні, гіпопластичні та моделі, які враховують анізотропію. Враховано переваги використання анізотропних моделей матеріалу, що дозволяють більш точно оцінювати вплив орієнтації шаруватості на міцнісні та деформаційні властивості флішу.

В результаті, можна зробити висновок, що комплексний підхід, який поєднує лабораторні, польові методи та числове моделювання, є найефективнішим для оцінки механічних характеристик флішу. Отримані дані можуть бути використані для прогнозування стійкості схилів, розробки заходів стабілізації та проєктування інженерних споруд у регіонах із флішовими відкладами.

Особливості роботи силосів за складних геотехнічних умов

Юрій ВИННИКОВ, Максим ХАРЧЕНКО , Олексій КІЧАСОВ, Валентин МАРЧЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Доведено, що робота металевих силосів з гофрованою стінкою для зберігання зерна за складних геотехнічних умов суттєво залежить від діаметру силосу та співвідношення його діаметру до висоти. Основним фактором є тиск від зерна на днище, який зі збільшенням діаметру силосу теж зростає. Тому авторами запропоновано поділити всі силоси заводського виготовлення на 3 групи: 1) малого діаметру
d = 11…16 м з висотою h = 11…18,7 м (при співвідношенні h/d=0,75…1,6), для яких тиск на днище від зерна коливається в межах 80…120 кПа; 2) середнього діаметру від 16 до 22 м з висотою 14,3…24,2 м (співвідношення
h/d = 0,65…1,5), для яких тиск на днище від зерна – 120…160 кПа; 3) великого діаметру від 22 до 28 м з висотою 18,7…24,2 м (співвідношення h/d =0,67…1,1), для яких тиск на днище від зерна – 160…200 кПа. Обґрунтовано, що кожна група силосів у відповідності до наведеного критерію має свою особливість роботи у складних геотехнічних умовах. Зокрема, для силосів першої групи на слабких і просадочних основах можливо використовувати фундаменти на природній основі, а також на ґрунтових подушках.

Встановлено, що для силосів другої групи доцільно армувати слабкі та просадочні грунти чи прорізати їх пальовими фундаментами, особливо для основи днища, або застосовувати коректно обгрунтовані розрахункові моделі спільної роботи складових частин системи «просадочна (слабка) ґрунтова основа – кільцевий фундамент – підсилосна галерея – ущільнена основа – плита днища» (ОФС).

Для силосів третьої групи за умови їх будівництва в складних геотехнічних умовах рекомендовано зводити фундаментну плиту (при її спиранні на пальову або армовану основу), яка стане спільним фундаментом під стінки, днище й підсилосну галерею.

Результати обстежень і числового моделювання підтверджують, що друга група силосів є найбільш схильною до експлуатаційних ускладнень, особливо за умов недотримання геотехнічного контролю при ущільненні зворотної засипки під днищем.

Запропоновано комплекс рекомендацій, що враховують вплив співвідношення h/d, рівень навантажень та тип ґрунтової основи при виборі типу фундаментів, що підвищує надійність і довговічність конструкцій.

Тиксотропні властивості намивних ґрунтів хвостосховищ – геофізичні критерії прогнозу

Ірина ВІКТОСЕНКО, Михайло ДОВБНІЧ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Хвостосховища крупних гірничо-збагачувальних комбінатів відносяться до особливо відповідальних споруд (клас наслідків СС3), руйнування яких може спричинити важкі екологічні та соціально-економічні наслідки. Одним з факторів, що впливають на безпеку функціонування подібних об'єктів, є сильні сейсмічні впливи, викликані землетрусами тектонічної та техногенно-індукованої природи. Хвостосховища є техногенними об'єктами, що істотно змінюють інженерно-геологічну та ландшафтну обстановку територій. Антропогенні зміни геологічного середовища, що пов’язані з будівництвом і експлуатацією хвостосховищ значно впливають і на локальні зміни сейсмічності.

При нарощуванні об’ємів хвостосховищ в основі огороджуючих дамб наступних ярусів розташовані низькошвидкісні, обводнені техногенні ґрунти. При проектуванні цих споруд необхідно враховувати можливість розрідження ґрунтів у їх основі.

В роботі обговорюються результати апробації підходів оцінки сейсмічного розрідження техногенних ґрунтів за геофізичними даними в умовах хвостосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів Криворізького залізорудного басейну.

Показано, що основними геофізичними факторами, які визначають можливість розрідження, є значення прогнозних пікових горизонтальних прискорень поверхні ґрунту та закон зміни швидкості поперечних хвиль з глибиною. Істотний вклад робить і глибина досліджуваної точки в розрізі. Для точок, розташованих нижче рівня ґрунтових вод (РГВ), варіації положення РГВ і щільності ґрунту вище і нижче РГВ (для фізично реальних ситуацій) впливають на потенціал розрідження істотно менше, ніж перераховані вище фактори.

Обґрунтовано перспективи геофізичної оцінки динамічної стійкості ґрунтів техногенних об’єктів. Вперше цей підхід було випробувано на території хвостосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів України. Розглянуто отримані авторами результати оцінки можливості сейсмічного розрідження низькошвидкісних техногенних ґрунтів на підставі свердловинної та польової сейсморозвідки на одному з хвостосховищ Кривого Рогу. Підхід, який використовується, є перспективною альтернативою або доповненням до підходів, що базуються на пенетраційних властивостях, та істотно підвищить достовірність прогнозу можливості розрідження техногенних ґрунтів у разі динамічного впливу різної природи.

Результати експериментальних досліджень деформацій ґрунтових основ великорозмірних фундаментів при позацентрових навантаженнях

Сергій ГОЛОВКО, Євгеній БАУСК, Олексій ГОЛОВКО, Олександр ХАРЧЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

На прикладі багаторічних спостережень осідань та крену реакторних відділень АЕС досліджено закономірності розвитку деформацій основ в часі для оцінки експлуатаційної надійності та гарантованого подовження терміну безпечної експлуатації споруди.

В роботі зосереджено увагу на аналізі отриманих матеріалів натурних вимірів осадок та кренів і деформацій основ великорозмірних фундаментів реакторних відділень (РВ) в ґрунтових умовах Запорізької АЕС. Моніторинг деформацій основ споруд та комплексу будівель виконувався на протязі від 30 до 40 років, котрий включав виміри осадок та кренів споруди РВ, виміри крену реакторного апарату по фланцю головного роз’ємну, спостереження за динамікою крену при виконанні постійного моніторингу спеціальним обладнанням.

Метою натурних експериментальних досліджень було визначення та оцінка розвитку кренів РО в часі при високих статичних навантаженнях для визначення коректних моделей і проведення розрахунків з проектуванням стабілізації крену і забезпечення його допустимого значення для подальшої експлуатації реактору.

Проведена оцінка результатів досліджень кренів позацентрово навантажених фундаментів, запропоновано визначення крен по відомому або розрахунковому осіданню з використанням моделі коефіцієнта жорсткості основи при експериментально встановленому значенні відношення коефіцієнтів рівномірного та нерівномірного стиску. Зокрема прийнято метод стабілізації одностороннім навантаженням, величина та розташування котрого визначено розрахунками. Враховано стан та міцність конструкцій споруди РВ щодо забезпечення виконання додаткового навантаження.

Проектування корегування кренів великорозмірних високо навантажених фундаментів споруд вимагає подальшого дослідження розрахункових схем і ситуацій, котрі суттєво впливають на загальний рівень надійності та безаварійної експлуатації споруди в цілому.

Виконання будівельного водозниження на територіях зі складними гід-рогеологічними умовами

Дмитро ДМИТРІЄВ, Сергій КУРАШ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Урбанізовані території є прикладом потужного і незбалансованого впливу на геологічне середовище техногенних факторів, які порушують гідрогеологічні та геоекологічні умови території.

На забудованих територіях спостерігаються зміни умов формування поверхневого і підземного стоку, порушується характер гідравлічного зв'язку поверхневих і ґрунтових вод, а також водоносних горизонтів між собою.

При виконані робіт зі спорудження заглиблених конструкцій та влаштування котлованів слід враховувати інженерно-геологічні і гідрогеологічні умови ділянки будівництва.

Спорудження фундаментів на палях, тунелів, інженерних мереж, а також підземних паркінгів в більшості випадків призводить до баражування потоку ґрунтових вод, та як наслідок, до підтоплення території. Підземний простір сучасного міста насичений водонесучими комунікаціями, які мають непередбачувані витоки. Витоки вод з комунікацій викликають значний підйом рівнів ґрунтових вод верхнього водоносного горизонту, які мають випадковий характер і важко піддаються прогнозуванню. Проєктування і будівництво нових будівель та споруд підвищеної відповідальності в складних інженерно-геологічних умовах та в щільній забудови потребує додаткових заходів, які повинні забезпечити можливість безпечного виконання будівельних робіт, обмежити вплив на оточуючі споруди і мережі та захистити новобудови та оточуючу забудову від прояву небезпечних інженерно-геологічних процесів.

В статті розглянуто заходи щодо влаштування котловану при виконанні реконструкції каналізаційного колектора Д=2280 мм в м. Києві на лівому березі р. Дніпро на будівельний період.

На даний час виконання таких робіт не регламентується в повної мірі сучасними чинними в Україні нормативними документами. Використовуються норми, що були розроблені при СРСР, але на даний час вони є діючими в нашій країні.

Виходячи з вище викладеного, при проєктуванні і будівництві таких об'єктів слід передбачати комплекс заходів щодо захисту заглиблених конструкцій від впливу ґрунтових вод на будівельний та експлуатаційний періоди.

Імовірнісний аналіз сейсмічної небезпеки: досвід та перспективи виконання в Україні

Михайло ДОВБНІЧ, Ірина ВІКТОСЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Прагнення України інтегруватися у світовий політичний та економічний простір передбачає перехід на міжнародні стандарти.

Вимоги міжнародних нормативних документів щодо оцінки сейсмічності відрізняються від вітчизняних нормативів.

Крім того, підхід оцінки сейсмічної небезпеки в балах і наступний перехід до параметрів руху ґрунту, викликає багато запитань з боку закордонних фахівців, які виконують роль міжнародних експертів робіт з вишукувань при проектуванні об’єктів з іноземними інвестиціями, наприклад хвостосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів, або об’єктів з міжнародним аудитом, наприклад АЕС. Ще більш актуальним це питання може виявитись у період післявоєнного відновлення України, коли для розбудови будуть залучені кошти інших країн.

Виконання міжнародних вимог передбачає проведення імовірнісного аналізу сейсмічної небезпеки (ІАСН) при проектуванні і експлуатації АЕС, великих гідротехнічних споруд, до яких відносяться об’єкти гідроенергетики та огороджувальні дамби хвостових господарств гірничо-збагачувальних комбінатів.

В Україні найбільший досвід виконання ІАСН наявний для об’єктів атомної енергетики. За участю авторів для АЕС розроблено максимально змістовна методика і програми виконання ІАСН з урахуванням геологічних, тектонічних і сейсмологічних умов України. Слід зазначити, що основні методичні положення, розроблені для АЕС, з успіхом можуть бути використані і для виконання ІАСН інших об’єктів підвищеного класу відповідальності.

Основною метою виконання ІАСН є: оцінка пікових прискорень ґрунту і отримання узагальнених спектрів відгуку для рівня проектного (ПЗ) и максимального розрахункового землетрусів (МРЗ).

ІАСН виконується на основі інтегрованої бази, що містить результати геологічних, геофізичних, геоморфологічних, тектонічних, інженерно-геологічних та сейсмологічних досліджень.

Ключовим елементом успішного виконання ІАСН є оцінка невизначеностей у вихідних даних. Характеристика вихідних даних і їх невизначеностей базується на наявній інформації.

Регулювання несучої здатності по ґрунту шпунтових паль в складних інженерно-геологічних умовах

Михайло ДУБРОВСЬКИЙ, Натела ХОНЕЛІЯ, Ольга ДУБРОВСЬКА — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Проведено аналіз існуючих методів оцінки несучої здатності шпунтових стін по ґрунту з урахуванням часткового формування ґрунтової пробки в порожнині профілю шпунтової палі. При проектуванні таких конструкцій передбачається, що несуча здатність шпунтових паль по ґрунту під дією вертикального навантаження складається з опору ґрунту основи під нижнім кінцем шпунтової палі і сил тертя на її бічній поверхні. При цьому ці складові визначаються за допомогою понижуючих коефіцієнтів, які відображають специфіку формування ґрунтової пробки в порожнині шпунтової палі. Це призводить до зниження проектної несучої здатності на 50-70% для опору під нижнім кінцем палі і до 50% для опору по бічній поверхні шпунту (в залежності від типу ґрунту).

Тому стоїть завдання підвищення несучої здатності, що може бути досягнуто як за рахунок збільшення її складових, так і за рахунок включення нових, раніше не використовуваних елементів опору ґрунту з урахуванням специфіки профілів шпунтових паль.

В роботі визначена можливість підвищення ефективності сприйняття шпунтовими палями осьового навантаження при їх взаємодії з ґрунтовим середовищем, у тому числі в порожнинах профілів шпунтових профілів. Представлено новий підхід до підвищення несучої здатності підпірних стінок з шпунтових паль коритного профілю та здвоєних паль зетового профілю Цей підхід ґрунтується на перетворенні шпунтового профілю на частині довжини шпунтової палі в ґрунтовій основі з відкритого на закритий. Таке перетворення досягається додаванням сталевої накладки певної довжини, з'єднаної з фланцями шпунтової палі, наприклад, за допомогою зварювання. Таким чином, на ділянці, де розташована накладка, шпунтова паля, з точки зору утворення ґрунтової пробки, працює аналогічно трубчастої палі.

Показано, як наявність накладки, її розміри та розташування змінюють сприйняття зовнішнього осьового навантаження на стіну шпунтової палі та як можна регулювати внесок накладки в несучу здатність споруди по ґрунту. Розглянуто схеми застосування запропонованого підходу з однорідною та шаруватою ґрунтовою основою, а також обмеження сфери його застосування. Запропоновано розрахункові залежності для визначення складових несучої здатності шпунтових паль з накладкою. Визначено та проаналізовано основні умови використання шпунтових паль, оснащених накладками. Визначено подальші напрями досліджень розглянутого конструкторське-технологічного рішення.

Порівняння інтерпретацій даних, отриманих за допомогою CPTu та DMT

Вероніка ЖУК, Костянтин БОНДАРЕВ, Олександр П’ЯТКОВ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

У дослідженні розглянуто особливості сучасних методів інженерно-геологічних досліджень із застосуванням методик статичного зондування CPTu та дилатометричних випробувань DMT, які дедалі активніше впроваджуються в українську геотехнічну практику як високоточні польові способи отримання розрахункових параметрів ґрунтового середовища.

Метод CPTu базується на безперервному зануренні конусного пенетрометра із визначенням опору під конусом q_c, фрикційного опору (тертя бокової поверхні) f_s та порового тиску u₂(що визначається спеціальним датчиком). Метод DMT полягає у вимірюванні тиску (P₀, P₁, P₂) за допомогою стальної лопатки з рухомою мембраною, що розширюється. Отримані дані аналізуються через емпіричні кореляції для визначення розрахункових значень показників міцності та деформативності ґрунтів.

Для порівняння отриманих параметрів ґрунтів було використано данні на основі вимірювань в польових умовах. Випробування проводили для різних типів ґрунтів серед них були пилуваті піски, супіски, суглинки, глини та органічні відклади, на глибині від 2.6 до 6 м. У межах дослідження порівнювались такі параметри: коефіцієнт преконсолідації , модуль стисливості та недренована міцність на зсув . Проаналізовано специфіку вимірювань та інтерпретацій для кожного методу. Отримано відмінності між методами, зокрема виражену дискретність результатів CPTu на деяких проміжках свердловини. Це може бути обумовлено особливостями методики збору та інтерпретації даних CPTu. Такі різкі стрибки на графіку у визначених параметрах можуть виникати в зв’язку з більшою частотою вимірів методом CPTu, та різними ділянками для вимірювання. Також є ймовірність потрапляння на більш щільні відкладення або тверді вкраплення в певних місцях вимірювань. Натомість дані, отримані за допомогою DMT, демонструють більш стабільну та плавну зміну параметрів по глибині, що обумовлюється іншим механізмом дії та прямим вимірюванням модуля деформації ґрунту.

Отримано, що для відповідальних об’єктів в складних інженерно-геологічних умовах варто виконувати “Випробувальний вузол” що буде включати виконання свердловини, CPTu, DMT в одному пункті. Такий підхід дозволить отримати данні для проектування, що відповідають різним рівням напружень в грунті, та в залежності від характеру роботи споруди дозволить обрати, коректні вхідні дані для розрахунку.

Проблеми термінології у цивільній інженерії

Юрій КІРІЧЕК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Професійна термінологія українських вчених та фахівців геотехніків формувалась раніше російською мовою в рамках, визначених радянською владою, бо як наука так і вища освіта не мали права застосовувати українську мову. Тому, після розпаду Радянського Союзу згідно закону «Про вищу освіту» підручники та національна наука незалежної України формувались природним чином – шляхом перекладу українською існуючих наукових положень. Між тим, радянська наука розвивалась у часи холодної війни за залізною завісою від заходу, практично без можливості науково-технічного обміну. Це привело до суттєвих розбіжностей розвитку цілих галузей науки. Зараз, на шляху інтеграції до Європейського союзу значно зросло співробітництво із європейськими колегами і порозуміння при спілкуванні англійською мовою є дуже важливим. Тому ця праця направлена на пошук шляхів уніфікації національної термінології у сфері будівництва, зокрема у геотехнічній інженерії, до рівня, прийнятного нашими західними колегами, які керуються в роботі європейськими стандартами.

Терміни «цивільна інженерія» та «геотехніка», які прийшли в нашу професійну діяльність відносно недавно, застосовуються в Україні нажаль некоректно навіть затвердженими нормативними документами. Досить дивно виглядають з точки зору англомовної термінології вирази «будівництво та цивільна інженерія», а також «геотехніка та фундаментобудування», бо будівництво є складовою цивільної інженерії, а фундаментобудування є складовою геотехнічної інженерії. Також слід враховувати різницю між термінами «геотехніка» та «геотехнічна інженерія», бо перша розглядає відповідні фундаментальні засади, а друга – прикладне застосування цих наукових засад.

Дисципліна «основи та фундаменти» відома в західних вишах під назвою «foundations» і є значною складовою «geotechnical engineering». В той же час дослівний переклад «Bases and Foundations» не застосовується у професійній англійській літературі, окрім як російськомовними вченими, хоча слово «base» звісно інколи може використовуватися, але не так широко, як це у нас прийнято.

Нажаль, некоректне застосування професійної термінології має суттєві негативні наслідки, на які звернута увага.

Так Наказ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 14.09.2011 № 1057 «Про затвердження Переліку наукових спеціальностей» об’єднує геотехнічну і гірничу механіку у наукову спеціальність 05.15.09 та відносить її до групи спеціальностей «Розробка корисних копалин» 05.15.00, в той час, коли геотехнічна механіка, фактично є теоретичною основою геотехніки і практичним інструментом геотехнічної інженерії, яка в свою чергу входить в групу спеціальностей «Цивільна інженерія». Також наукова спеціальність 04.00.07 «Інженерна геологія» віднесена цим наказом до групи геологічних наукових спеціальностей, хоча вона значно більше дотична до будівництва, а спеціальність 03.00.18 «Ґрунтознавство» взагалі віднесена до групи біологічних наукових спеціальностей. При цьому, наказ взагалі не містить групи спеціальностей «Цивільна інженерія», а група наукових спеціальностей 05.23.00. «Будівництво» не містить спеціальності «Геотехнічна інженерія». Таким чином, запропоновано від імені конференції звернутися до Міністерства освіти і науки України із пропозицією про внесення відповідних змін до Наказу від 14.09.2011 № 1057 «Про затвердження Переліку наукових спеціальностей».

На основі аналізу законодавчого регулювання діяльності громадських організацій запропонована нова назва національної громадської організації «Українська громадська організація з механіки ґрунтів та геотехнічної інженерії» для обговорення учасниками конференції.

Цифрові технології при виконанні реставраційних робіт підземних комплексів

Микола КОРЗАЧЕНКО, Тімур ГАНЄЄВ, Ігор ПЕТРЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Представлено результати обстеження та створення цифрової моделі підвальних приміщень на прикладі Будинку полкової канцелярії в м. Чернігів. На основі обробки цифрових даних створено самостійні хмари точок для кожного приміщення частини підвального комплексу. Отримані дані інтегровані в єдину систему координат, використовуючи цифрову модель як основу для просторового вирівнювання. Метою роботи є обстеження та створення цифрової моделі підземних приміщень на прикладі Будинку полкової канцелярії з подальшою розробкою реставраційних робіт. Роботи проведені за підтримки Національного заповідника «Чернігів стародавній».

Для Будинку полкової канцелярії було обрано технологію оптичного сканування з інфрачервоним структурованим світлом VCSEL. Також використовувався сканер EINSTAR-SHINING 3D. Проведені лабораторні випробування підтвердили, що стандартне відхилення похибки при скануванні плоского об’єкта на відстані 1,4 метри не перевищує 3 мм.

Даний метод базується на інтегрованому підході до створення 3D-цифрової моделі підземних приміщень з подальшим застосуванням ВІМ-технологій та пропонується для спрощення розробки проєктної документації з реставрації об’єкту та точнішому відтворенню архітектурних особливостей.

На основі проведеної роботи отримано цифрову модель вхідної групи і двох підвальних приміщень.

Використання цифрових методів, таких як 3D-сканування, лазерне знімання та георадарні дослідження, значно підвищує точність фіксації геометричних параметрів та стану підземних споруд.

Створення цифрових моделей об'єктів (BIM-технології) дозволяє ретельно аналізувати стан конструкцій, прогнозувати потенційні ризики та планувати реставрацій-ні роботи з мінімальним втручанням у первісну структуру.

Цифрові технології сприяють створенню детальних архівів підземних комплексів, що є важливим етапом для їх подальшого збереження, реконструкції та популяризації серед дослідників та громадськості.

Ефективність використання ростверку підвищеної площі у складі стовпчастого пальового фундаменту

Ірина МАЄВСЬКА, Наталя БЛАЩУК, Олександр ШМУНДЯК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

В даній роботі пропонується використати ідею комплексного фундаменту, що використовується для плитних ростверків, для стовпчастого пальового фундаменту. При масовому проєктуванні, визначивши потрібну кількість паль, виходячи тільки з їх несучої здатності, намагаються розмістити їх в кущі якомога компактніше, щоб скоротити витрати на ростверк, робота якого не враховується. Якщо розмістити палі на значній відстані одна від одної або компактно розмістити їх під колоною, але розміри ростверку прийняти доволі значними, це може компенсувати незначну кількість паль включенням у роботу ростверку.

Виконане математичне моделювання роботи пальового фундаменту за допомогою програмного комплексу SOFiSTiK. Проведене дослідження реалізації роботи пальового фундаменту з ґрунтовою основою в залежності від розміру ростверку, довжини, кількості, розміщення паль в ростверку та ґрунтових умов. Дослідженнями розглядається однорідний піщаний та глинистий ґрунт основи. Показане, що в випадку застосування комплексних пальових фундаментів з розрідженим розміщенням паль і збільшеною площею ростверку ефективність роботи фундаменту в цілому, а також окремих його елементів підвищується. З метою економії матеріалів можна зменшувати кількість паль в групі при збільшенні розмірів ростверку без втрати несучої здатності фундаменту. Відомо, що паля є значно більш дорогою конструкцією, ніж ростверк, тому зменшення кількості паль при збільшенні габаритів ростверку в цілому може призвести до більш економічного рішення.

Проведення математичного моделювання роботи пальового фундаменту за допомогою програмного комплексу SOFiSTiK підтвердило основні висновки щодо розподілу зусиль між елементами пальового фундаменту, одержані раніше за допомогою фізичного моделювання на маломасштабних моделях та за допомогою програмного комплексу «Plaxis 3D Foundation».

Захист від негативного впливу нового будівництва на існуючі будівлі в умовах вибіркової реконструкції

Василь МИТИНСЬКИЙ, Сергій БАРАНІК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

В статті розглянуті та проаналізовані основні впливи нового будівництва на існуючу забудову в умовах вибіркової реконструкції кварталів. Виділено, що ключовим завданням проєктувальника є обмеження цих впливів, які умовно можна поділити на три основні види: а) впливи що можуть виникнути при зміні гідрогеологічних умов на будь якій стадії; б) впливи на стадії будівництва на усіх його етапах; в) впливи на стадії експлуатації – після завершення активних дій, але до кінцевої стабілізації ґрунтової основи нової та існуючої будівлі.

Результатом рішення завдання по обмеженню впливів до прийнятного стану, як правило, є чіткий і водночас гнучкий регламент, що з одного боку однозначно визначає необхідні заходи та роботи всіх етапів, а с другого - дозволяє на основі постійного моніторингу оперативне коригування заздалегідь прийнятих рішень. В статті підкреслюється, що обґрунтування і забезпечення надійності з пониженням негативних наслідків впливів потребує всебічного розгляду наявних умов будівництва – тож на кожному майданчику забудови є свої особливості, що пов’язані з інженерно-геологічними умовами, конструктивними рішеннями, загальним станом існуючих будівель.

На прикладі м. Одеса розглянуто досвід нового будівництва, в процесі якого реалізовані рішення, що дозволили визначити і знизити до прийнятного рівня негативний вплив нового будівництва на експлуатаційну придатність існуючої забудови. Показано що за схожими за деякими ознаками умовами будівництва з належним обґрунтуванням можуть прийматися рішення, що дуже відрізняються одне від одного.

Також у статті виконані дослідження ступені вагомості факторів впливу нового будівництва на існуючу забудову в стадії експлуатації. Для цього розглянуто як впливають на осідання існуючих будівель такі параметри як довжина шпунтової стінки і особливо її частина нижче вістря робочих паль, її жорсткість та взаємодія на контакті «шпунт – оточуючий ґрунт» додаткові навантаженнях від нової забудови. Наявно показано, що за рівних умов у проєктувальника є можливість варіювати вищенаведеними параметрами шпунта щоб без зниження надійності сумісної роботи нової і існуючих будівель прийняти рішення що найбільш доречні з позиції економічності та технологічності конкретного будівництва.

Пальові фундаменти будівель на основі з шарами вапняків

Василь МИТИНСЬКИЙ, Тетяна СУШИЦЬКА, Юрій ВИННИКОВ, Максим ХАРЧЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Наведено позитивний досвід улаштування будівель підвищеної поверховості з підземними паркінгами у ґрунтових умовах, що мають в зоні їх взаємодії з пальовими фундаментами прошарок із вапняків.

Встановлено, що інженерно-геологічні умови м. Одеси слід віднести до складних, зокрема через наявність у верхній частині розрізу слабких лесових ґрунтів, а в його нижній – товщі вапняків. У середній частині розрізу є прошарок, що складається з важких суглинків і глин. Підошвою вапняків служать більш стисливі супіски та меотичні глини. Незначна товща середнього прошарку зумовлює необхідність передачі навантаження від будівель палями на вапняки. При їх незначній товщі, наявності тріщин і виробок стає можливим розвиток наднормативного крену будівлі внаслідок нерівномірного (однобічного) продавлювання вапняку, який має природу зцементованої породи. Варіант прорізання шарів вапняків із спиранням паль на підстильні шари глин і суглинків є дуже нераціональним рішенням через ряд факторів: неможливість використання серійних призматичних паль через неможливість їх занурення на проектну позначку; технологічна важкість і відповідно підвищена вартість пробурювання товщі вапняків буровим інструментом; висока вартість технологічних рішень щодо забезпечення суцільності тіла бурових палі при проходженні послаблених зон у вапняках; невисока несуча здатність бурових паль у порівнянні із палями меншої довжини, що спираються на вапняки.

Доведено, що для створення надійної основи паль важливим є не лише гідравлічне тампонування виробок, але й закріплення масиву в зоні їх розташування шляхом високонапірного нагнітання розчину ґрунтоцементну з використанням манжетних колон, а також коректне оцінювання механічних характеристик вапняку і, в першу чергу, його параметрів міцності.

Обґрунтовано умови зведення будівель підвищеної поверховості на призматичних палях. Подано результати моніторингу за їх осіданням в процесі будівництва й експлуатації.

Наведено досвід 3D моделювання методом скінчених елементів (МСЕ) спільної роботи пальово-плитного фундаменту будинків з основою, що містить шари вапняків і прошарки більш стисливих глинистих ґрунтів, у зоні підземних виробок.

Геотехнічні дослідження пагорбу Андріївської церкви після проведення ремонтно-реставраційних робіт

Надія МОЛОЧКОВА — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Андріївська церква розташована в історичному центрі міста Києва, на пагорбі високої Старокиївської гори над Дніпром. Місце розташування надзвичайно вдале з містобудівної точки зору, але досить складне за інженерно-геологічними умовами. Це стало причиною незатухаючих деформаційних процесів в конструкціях пам’ятки і, як наслідок, чисельних ремонтів.

В 2008-2020 роках проводився масштабний проєкт «Протиаварійні та ремонтно-реставраційні роботи по Андріївській церкві». Мета цього проєкту – на основі сучасних науково-технічних досягнень мінімізувати негативний вплив природних та техногенних факторів на фізичне збереження пам’ятки і її історичного середовища та здійснення комплексних ремонтно-реставраційних робіт на ній. В рамках проєкту було виконано: унікальні протиаварійні невідкладні роботи по закріпленню ґрунтової основи Андріївського пагорбу і фундаментів Андріївської церкви, реставрація паперті, стилобату, сходів, фасадів, інтер’єрів та монументального живопису церкви, а також ремонт інженерних мереж та благоустрій території.

У статті наведено геотехнічні дослідження на Андріївській церкві після проведення першого етапу (2008-2011) аварійних ремонтно-реставраційних робіт на пагорбі, які суттєво змінили гідрогеологічні умови на об'єкті.

Режим ґрунтових вод на пагорбі Андріївської церкви нестабільний. Істотна зміна рівнів ґрунтових вод (підйом на 3-4 м) відбулася переважно за рахунок баражного ефекту створеного буронабивними палями по периметру пагорба в період проведення ремонтно-реставраційних робіт. Існуючий рівень ґрунтових вод перебуває під впливом природних та техногенних факторів.

Геотехнічні дослідження проводяться на Андріївській церкві з кінця ХХ ст. Основна мета таких досліджень – виключення впливу негативних факторів природного та техногенного характеру на пам'ятку, збереження пам'ятки та розробка заходів щодо її захисту. Діючий метод збереження пам'яток – це постійний геотехнічний моніторинг. Розглянуто основні результати геотехнічного моніторингу, причини зміни гідрогеологічних умов на пагорбі, надано рекомендації щодо безпечної експлуатації та проведення подальших досліджень на об’єкті.

Прогнозування оцінки граничного стану підсилених фундаментів

Алла МОРГУН, Іван МЕТЬ, Дмитро ЗАПИСОВ, Андрій КОЛЕСНИК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Тема прогнозування несучої спроможності фундаментних конструкцій є актуальна для всієї будівельної галузі, яка грає найголовнішу роль у всіх галузях країни. Метою роботи є удосконалення математичного апарату числового методу граничних елементів в прикладних дослідженнях поведінки під навантаженням підсилених фундаментів.

Механіка ґрунтів слугує теоретичною основою для розрахунків при виборі типу та розмірів фундаменту будівлі, а також при проектуванні ґрунтових споруд. Тому рівень розвитку механіки ґрунтів суттєво впливає на економічність та надійність прийнятих рішень. Інженери-проектувальники при необхідності врахування взаємодії споруди з ґрунтом стикаються з великою невизначеністю, емпірикою. Оскільки ґрунти – це дисперсні утворення, вони характеризуються значною неоднорідністю будови, суттєвою залежністю їх характеристик від рівня зовнішніх впливів, це природна субстанція.

В якості методу аналізу поставленої задачі використано сучасний числовий МГЕ, який дозволяє різко підняти рівень адекватності проектного рішення, удосконалити розрахункову схему. До практичної цінності проведених досліджень слід віднести достовірну картину графіка «навантаження-осідання» , отриманого за МГЕ для дисперсних ґрунтів будівельного майданчика для аналізу прогнозу безпечного граничного стану будівлі на підсилених фундаментах. Сучасний стан розвитку механіки ґрунтів характеризується активним переходом до нових розрахункових моделей, які більш повно відображають реальні дисперсні властивості ґрунтів. Досвід проектування фундаментних конструкцій з залученням числового МГЕ корисний для інженерів, студентів та аспірантів будівельних спеціальностей, що працюють в області механіки ґрунтів та її практичних прикладань.

Прикладання методу граничних елементів до механіки деформованих ґрунтів

Алла МОРГУН, Іван МЕТЬ, Руслан ЛЕБІДЬ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

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.

Оцінка переміщень підпірних стін та оточуючих будинків при влаштуванні глибокого котловану в умовах щільної міської забудови

Віктор НОСЕНКО, Артур МАЛАМАН, Павло СОРОКА — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Приведено порівняння результатів геодезичного моніторингу переміщень існуючих будівель і конструкцій підпірних стін та числового моделювання напружено-деформованого стану (НДС) системи «ґрунт - підпірні стіни - існуючі будівлі» при влаштуванні котловану в умовах щільної міської забудови.

Числове моделювання НДС системи «ґрунт - підпірні стіни - існуючі будівлі» виконано у тривимірній постановці, що дає можливість коректно оцінити НДС системи за рахунок врахування просторової жорсткості конструкцій.

Показано, що безпосереднє використання параметрів ґрунтів, наведених у звіті про інженерно-геологічні вишукування, для числового моделювання НДС системи «ґрунт - підпірні стінки - існуючі будівлі» без їх ідентифікації може призвести до значної у 2-3,5 рази похибки у визначенні розрахункових значень переміщень конструкцій і ґрунтів. Відповідно виникає необхідність у ідентифікації параметрів ґрунтів.

Ідентифікація параметрів ґрунтів дає змогу отримати хорошу збіжність даних числового моделювання та фактичних даних моніторингу.

Виконано зворотний аналіз та ідентифікацію параметрів моделі ґрунту для збіжності результатів числового моделювання та натурних спостережень. Рекомендовано уточнювати параметри моделі ґрунту на основі лабораторних досліджень параметрів ґрунту в широкому діапазоні навантажень/розвантажень з використанням одновісного та тривісного стиснення ґрунту.

Альтернативним методом ідентифікації розрахункових параметрів моделі ґрунту є виконання дослідних котлованів для визначення фактичних значень переміщень підпірних стін та на основі зворотного аналізу уточнення розрахункових параметрів моделі ґрунту для узгодження результатів числового моделювання та даних фактичних вимірювань переміщень конструкцій. Впровадження цих рекомендацій дозволяє наблизити прогнозовані за допомогою числового моделювання значення переміщень конструкцій до реальних значень при виконанні будівельних робіт.

Оцінка впливу імпульсного навантаження спричиненого вибухом та ударом на заглиблені захисні споруди та ґрунтове середовище

Віктор НОСЕНКО, Дмитро НЕЧИПОРЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Розрахунок заглиблених у ґрунтове середовище захисних споруд на дію імпульсного навантаження викликаного вибухом або ударом є комплексною проблемою, яка вимагає знання сучасного фізико-математичного апарату опису швидкоплинних процесів деформування різних за міцністю та жорсткістю матеріалів. Для розв’язання задач такого типу сьогодні найчастіше використовують числове моделювання і його результати залежать від коректності створення розрахункової моделі, вибору методу побудови та роботи сітки скінченних елементів, вибору моделей поведінки матеріалів та їх параметрів для ґрунту, бетону, сталевої арматура, що дозволяють описати поведінку споруди та ґрунтового середовища при швидкоплинних і великих деформаціях, а також враховують зміну параметрів матеріалів при імпульсному (короткочасному) впливі у порівнянні з статичними (довготривалими) навантаженнями.

В роботі представлені результати оцінки впливу вибуху та удару на заглиблену у грунт захисну споруду виконані у програмному комплексі Ansys/LS-Dyna. Споруда, що аналізувалась є модульною конструкцією яка складається з двох крупнорозмірних залізобетонних елементів, занурена в ґрунтове середовище, в якості якого обраний піщаний ґрунт.

При створенні розрахункової моделі заглиблена споруда моделювалась сіткою Лагранжа, а ґрунт, повітря, простір навколо заглибленої споруди та зона вибуху за допомогою сітки Ейлера. Такий підхід дає змогу використати переваги обох методів.

Розрахунки на дію впливу вибухової ударної хвилі спричиненої вибухівкою масою 50 кг у тротиловому еквіваленті проводилися для трьох варіантів заглиблення споруди: обсипка ґрунтом товщиною 0,5 м; заглиблення в грунт на 1,0 м та на 1,5 м. Досліджено, що збільшення глибини занурення споруди з 0,5 м до 1 м зменшує тиск, що виникає на поверхні споруди в 20 разів, її переміщення зменшуються в 4 рази, напруження в арматурі зменшуються на 68% та значно менше розміри зони пластичних деформацій.

При дослідженні впливу від удару снаряду масою 200 кг, що рухається зі швидкістю 50 м/с під кутом 60° до поверхні ґрунту споруда занурювалась на глибину 0,1 м та 0,5 м. Встановлено, що збільшення глибини занурення споруди знижує ступінь пошкодження заглибленої споруди, кількість пошкоджених ударом зон при збільшені з 0,1м до 0,5м зменшується на 80% тобто ґрунтовий прошарок товщиною 0,5м добре виконує демпфуючу функцію.

Геологічна будова заплавних територій р. Дніпро

Андрій РАЩЕНКО, Тетяна ДИПТАН, Олег МАЛИШЕВ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

В сучасних умовах розвитку країни швидкими темпами відбувається забудова міст та приміської території, що спричинює її дефіцит, особливо в містах з великою кількістю населення. В таких умовах одним із можливих рішень розвитку міста є освоєння раніше непридатних ділянок, що можуть бути використані для будівництва. Такі ділянки включають території, що прорізані ярами, балками, заболочені чи заплавні (Малишев та ін., 2021), які в період паводків затоплюються водою. За рахунок наявності водойм поряд із зазначеними територіями, можливий їх захист від підтоплення за рахунок підняття абсолютних позначок їх поверхні до незатоплюваних за допомогою використання намиву ґрунту способом гідромеханізації. Властивості таких нових техногенних утворень значною мірою відрізняються від природніх, а в якості намивних використовуються піщані грунти. Таким способом створено велику кількість територій в різних країнах світу: Дубаї, Японія, Китай, США (Bridges, 1989), (Ball, 1974) та ін., що вказує на ефективність даного методу та його практичне значення (Sengupta, 2018), (Mojtahed-Zadeh, 2003) для розвитку міста.
В статті виділені особливості тектонічної будови, геологічного та геоморфологічного районування території м. Києва. Велику увагу приділено заплавним територіям р. Дніпро, які формувалися способом намиву. Такі майданчики створювалися, як правило, для нового будівниц-тва та досить швидко забудовувалися будинками невеликої поверховості, основою для яких служили намивні ґрунти. Проведені інженерно-геологічні дослідження майданчиків після намиву та спостереження в часі за деформаціями основи дозволили встановити основні закономірності та правила будівництва на них.
Сьогодні розвиток міста активно охоплює майданчики створені намивними ґрунтами, на яких активно будуються висотні будинки, торгові центри та інші будівлі, навантаження від яких необхідно передавати на надійні основи. Проте, в залежності від властивостей самих намивних ґрунтів так і від якості та підготовки основи на яку вони вкладаються можуть бути використані різні типи фундаментів, рішення про конструкцію яких приймається в кожному окремому випадку з урахуванням поверховості та типу будівель або споруд.

Регресійна модель для визначення несучої здатності бурових паль методом вдавлюючого ударного навантаження (Dynamic Load Testing)

Олександр САМОРОДОВ, Сергій ТАБАЧНІКОВ, Євген ГЕРАСИМОВИЧ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

У статті проаналізовано досвід впровадження в Україні інноваційного методу вдавлюючого ударного навантаження (міжн. назва – Dynamic Load Testing (DLT) при випробуванні ґрунтів натурними палями, який базується на принципах хвильової теорії удару. Показано переваги і недоліки даного методу випробувань для різних видів паль і вказано проблеми, які виникають при випробуванні грунтів буровими палями, особливо буроін’єкійними. Вперше запропоновано використання статистичних методів для побудови регресійної моделі, що визначає несучу здатність паль на підставі паралельних випробувань ґрунтів палями методами статичного вдавлюючого навантаження (міжн. назва – Static Load Testing, SLT) та ударного (динамічного) вдавлюючого навантаження (DLT). Сформовано та визначено фактори, що суттєво впливають на механіку взаємодії палі з ґрунтовою основою при випробуванні грунтів палею методом DLT. Розроблено моделі множинної лінійної регресії для визначення граничного опору та несучої здатності за пружною деформацією бурових паль на підставі результатів випробування методом вдавлюючого ударного навантаження (DLT) для прогнозування залежності «навантаження – осідання», що є необхідним при проєктуванні пальових фундаментів. Проведено кореляційний та регресійний аналіз запропонованих моделей; вказано перспективи їх удосконалення. На даному етапі розробки кореляційних моделей маємо достатньо високі статистичні результати оцінювання, які вказують на технічно коректні моделі із сильними зв’язками між змінними та високою статистичною значимістю. У 2024-2025 роках на реальному об’єкті будівництва при випробуванні паль методом DLT запропоновані моделі пройшли апробацію, де відхилення визначених величин F_e та F_u для буроін’єкційних паль було у межах 5% від величин, що були визначенні за допомогою метода статичного вдавлюючого навантаження (SLT).

Якість формування горизонтальних ґрунтоцементних армоелементів влаштованих за бурозмішувальною технологією

Роман САМЧЕНКО, Артем ЮХИМЕНКО — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

У статті наведено результати комплексних експериментальних досліджень процесу формування горизонтальних ґрунтоцементних армуючих елементів (ГЦЕ), утворених за допомогою бурозмішувальної технології (БЗТ), яка активно впроваджується в сучасному будівництві при реконструкції та відновленні деформованих будівель і споруд. Метою дослідження було встановити закономірності зміни питомого опору зрушенню армованого ґрунтоцементу залежно від двох ключових технологічних параметрів — швидкості обертання бурозмішувача та його лінійної поступальної швидкості, що дозволяє оптимізувати технологічний процес та забезпечити підвищення надійності укріплених ґрунтів.

Для досягнення поставленої мети в рамках дослідження було виготовлено три дослідні зразки ГЦЕ в однакових ґрунтових умовах на експериментальному майданчику. У кожному зразку бурозмішувач працював з фіксованою швидкістю обертання, але з трьома різними лінійними швидкостями, що дозволило дослідити комбінований вплив цих факторів. Для об’єктивного вимірювання міцності ґрунтоцементу використано метод пенетраційного випробування з застосуванням мікропенетрометра МВ-2, що забезпечив можливість неінвазивного контролю питомого опору зрушенню в часі.

Результати показали, що при збільшенні швидкості обертання бурозмішувача питомий опір зрушенню зростає, що пов’язано з інтенсивнішим подрібненням ґрунту, покращенням проникнення цементного розчину та якіснішим перемішуванням суміші. Натомість зі збільшенням лінійної швидкості руху бурозмішувача відбувається зниження питомого опору, що свідчить про зменшення часу взаємодії між ґрунтом та цементною суспензією, а отже, і про нижчу якість армування. Отримані дані підтверджують доцільність регулювання параметрів БЗТ залежно від технічних умов конкретного будівельного об'єкта та необхідного рівня підсилення ґрунтів.

Крім того, було проведено додаткову перевірку цілісності сформованих ГЦЕ з використанням акустичного методу на основі програмно-апаратного комплексу PIT-W, що дозволило переконатися у відсутності розривів та визначити фактичну довжину елементів. Загалом результати досліджень мають високу практичну значущість, оскільки дозволяють вдосконалити методику формування горизонтальних ґрунтоцементних армоелементів, підвищити ефективність їх застосування в умовах щільної міської забудови, зокрема в підвальних приміщеннях, без порушення експлуатації існуючих будівель. Запропоновані рекомендації можуть бути враховані при розробці регламентів виконання робіт із укріплення основ фундаментів із використанням бурозмішувальної технології в різних умовах будівельного виробництва.

Стан гідротехнічних конструкцій гідроелектростанцій Дніпровського каскаду на прикладі Дніпровської ГЕС

пт, 25 кві 2025 00:00:00 +0300

В статті розглянуті результати досліджень стану бетону опор автодорожнього переїзду та бетонної водозливної греблі Дніпровської ГЕС, що знаходиться тривалий час (з 1932 року) під впливом природно-кліматичних чинників. Проводилось визначення глибини карбонізації бетону биків з боку верхнього і нижнього б’єфів та у верхній потерні. Оцінка міцності бетону виконувалась із вибурюванням кернів та їх випробуванням в лабораторних умовах.

Важливою задачею гідроенергетики України є забезпечення безпеки та надійності роботи гідротехнічних споруд та охорони навколишнього середовища. Греблі бетонні та залізобетонні – один з найпоширеніших типів гідротехнічних споруд. Вони входять до складу більшості гідровузлів світу. Від їх стану залежить надійна та безпечна робота гідроелектростанцій, вони суттєво впливають на економічну, екологічну та соціальну ситуацію в регіоні їх розташування. Такі греблі будують у різноманітних геологічних умовах. Їх будівництво характеризується високою технологічністю, комплексною механізацією робіт.

Наведені факти щодо підриву двох ГЕС (ДніпроГЕС у 1941 та 1943 роках, Каховської ГЕС у 2023 році та Дніпровської ГЕС1 і ГЕС-2 у 2024 році) та аналіз негативних наслідків злочинного руйнування Каховської ГЕС.

Надійність та безпека гідротехнічних споруд, а також охорона навколишнього природного середовища повинні бути забезпечені в період експлуатації, а також під час ремонту, реконструкції, консервації та їх ліквідації. Будівництво ГЕС Дніпровського каскаду дозволило забезпечити вироблення екологічно чистої пікової електроенергії, що створює сприятливі умови роботи енергосистеми України. Відмічена особливо важлива роль Дніпровського каскаду ГЕС в забезпеченні надійної роботи б’єднаної енергетичної системи України та охорони навколишнього середовища, а також здоров’я людей. Наведені особливості роботи гідротехнічних споруд та дана коротка характеристика споруд Дніпровської ГЕС.

Апробація удосконаленої моделі грунтової основи для моделювання багатосекційних будівель на пальових фундаментах

Сергій ТАБАЧНІКОВ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

На сьогоднішній день у будівельній галузі при будівництві багатоповерхових будівель і споруд із значними навантаженнями на основу у вигляді нескельних ґрунтів використовуються великорозмірні плитні та пальово-плитні фундаменти. Однією з основних тенденцій при зведенні житлових комплексів є секційність багатоповерхових будівель. Метою цієї статті є апробація удосконаленої моделі ґрунтової основи у вигляді суцільного «ступінчастого» шару скінченної розподільчої здатності та її параметрів на підставі порівняння результатів чисельних розрахунків і спостережень за осіданнями трисекційної багатоповерхової будівлі на пальово-плитних фундаментах в процесі будівництва.

На підготовчому етапі досліджень для верифікації поведінки взаємодії одиночної палі з ґрунтовою основою було створено відповідну скінченно елементну модель системи «грунтова основа – одиночна паля». Отримані максимальні значення осідання модельних паль за результатами чисельних розрахунків було порівняно із результатами натурних випробувань грунтів палями, що підтвердило відповідність отриманих розрахункових значень.

Виконано моделювання та розрахунок поряд розташованих пальово-плитних фундаментів трисекційної багатоповерхової будівлі з урахуванням різної поверховості секцій в процесі будівництва у системі «основа – фундаменти – споруди», що взаємодіє із удосконаленою моделлю ґрунтової основи у вигляді суцільного «ступінчастого» шару скінченної розподільчої здатності. Отримані розрахункові значення порівняно із результатами багаторічних натурних спостережень за осіданнями кожної секції будівлі в процесі будівництва. З метою виявлення фактору впливу послідовності зведення будівлі із урахуванням секційності, було проаналізовано розподілення розрахункових реакцій у головах паль однієї з секцій. Результати досліджень підтвердили можливість застосування удосконаленої моделі ґрунтової основи для прогнозування деформацій різноповерхових секційних будівель на великорозмірних пальово-плитних фундаментах, в основі яких залягають структурно стійкі дисперсні ґрунти. Результати чисельних досліджень показують, що врахування у моделі основи різних величин стисливих товщ під різно навантаженими фундаментами в поєднанні з підвищеним модулем деформації, запропонованим професором Самородовим О.В., дозволяє найбільш точно моделювати осідання кожної із секцій трисекційної будівлі.

Використання цифрових двійників для влаштування глибоких котлованів при трансформації об’єктів культурної спадщини

Володимир ТИТАРЕНКО, Антон ДВОРНИК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Досліджено роботу конструкцій огородження котловану в складних інженерно-геологічних умовах, ущільненої забудови, встановлено раціональну конструктивну схему на прикладі реставрації з пристосуванням - трансформації - об’єкту культурної спадщини.

Для цього в процесі науково-технічного супроводу створено цифрову модель (цифровий двійник) глибокого котловану, визначено напружено-деформований стан (НДС) споруди відповідно до проектних рішень та розроблено рекомендації щодо їх оптимізації. На етапі влаштування котловану на підставі аналізу спостережень за деформаціями огородження та оточуючої забудови скорегована цифрова модель та розроблені проектні рішення розпірної системи.

Глибокі котловани в складних ґрунтових умовах є невід'ємною частиною сучасного міського будівництва. В умовах щільної забудови та складних ґрунтових умов виникає ряд завдань, пов'язаних з забезпеченням стійкості котловану та безпеки сусідніх будівель. У статті розглянуто питання, пов'язані з моделюванням взаємодії системи "ґрунт – споруда котловану - сусідні будівлі" при влаштуванні котлованів. Дослідження проведено за допомогою чисельного моделювання з використанням нелінійних законів деформування ґрунту та геодезичних методів контролю за деформаціями.

Досліджено вплив різних параметрів кріплення котловану (тип, глибина, розташування) на напружено-деформований стан ґрунтового масиву та сусідніх будівель. На основі отриманих результатів запропоновано рекомендації щодо вибору оптимальних параметрів кріплення котловану для забезпечення його стійкості та мінімізації впливу на сусідні будівлі.

Перспективним напрямком проектування конструкцій котлованів є підвищення економічності та надійності проектних рішень за рахунок використання раціональних конструктивних схем з урахуванням особливостей ділянки. В котлованах складної конфігурації НДС необхідно моделювати за просторовими моделями. Урахування просторових ефектів конструктивної схеми дає можливість вирішити дві основні задачі:

‒ максимальне використання потенціалу несучої здатності споруди, зниження запасів до прийнятних значень;

‒ виключення помилок проектування, що спричинені невідповідністю напружено-деформованого стану конструкцій, визначеного на підставі розрахунків 2D моделей, їх реальному стану.

Ймовірнісне оцінювання напружено-деформованого стану основ фундаментів неглибокого закладання з урахуванням нелінійних властивостей ґрунтів

Олександр ТРЕГУБ, Юрій КІРІЧЕК — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Оцінювання напружено-деформованого стану основ фундаментів неглибокого закладання з урахуванням неоднорідності та нелінійності деформування основ і критеріїв надійності за імовірнісним підходом дозволяє більш повно використовувати несучу здатність та деформативність ґрунтів.

Метою роботи є удосконалення методики імовірнісного аналізу НДС основ методом статистичних випробувань задля підвищення надійності проєктних рішень фундаментів.

Методика ймовірнісного аналізу реалізована на базі методу статистичних випробувань із застосуванням апробованого нелінійного методу та комп’ютерного програмування. Запропоновано визначати допустимий тиск на основи фундаментів за результатами ймовірнісного аналізу при заданих доцільних значеннях імовірностей відмов за граничними станами: перевищення тиском Р під підошвою фундаменту граничного опору P_u; перевищення розрахунковим осіданням S або S_nlграничного значення S_u; перевищення розрахункової відносної нерівномірності осідань ∆S/L граничного значення (∆S/L)_u.

Виконані розрахунки стовпчастих фундаментів за імовірнісним та детермінованим підходами на одношарових піщаних та глинистих ґрунтових основах.

Імовірнісними розрахунками отримані значення коефіцієнтів варіації: ν(S)=0,06-0,17, ν(∆S/L)=0,74-0,79, ν(R)=0,08-0,14, ν(P_u)=0,1-0,18.

У випадках неоднорідності механічних характеристик ґрунтів із коефіцієнтами варіацій v≥0,15-0,2 і одночасного їх урахування в ймовірнісних розрахунках допустимі тиски на основи не перевищили їх розрахункові опори P<R. Зі збільшенням тиску на основи фундаментів ймовірність відмов за граничними станами підвищується і вже із досягненням 40-60% величини несучої здатності основ стрімко зростає до значень, що перевищують допустимі.

За результатами імовірнісного аналізу отримано менші на 5-50% значення допустимих тисків на основи фундаментів у порівнянні із детермінованими розрахунками, що підтверджує необхідність урахування неоднорідності характеристик ґрунтів, особливо при оцінюванні можливості роботи основи у нелінійній стадії деформування за рахунок їх резервів несучої здатності.

Порівняння конструктивних особливостей заглиблених та незаглиблених споруд подвійного призначення на основі досвіду проектування

Ігор ФЕСУН, Антон КОВАЛЬЧУК, Євгеній ЛІТНАРОВИЧ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

У дослідженні представлено порівняння конструктивних особливостей заглиблених та незаглиблених споруд подвійного призначення на основі досвіду проектування. Метою роботи є комплексний аналіз об‘ємно-планувальних та конструктивних рішень споруд подвійного призначення, розгляд особливостей розрахунків та конструювання, визначення висновків та рекомендацій при подальшому проектуванні.

Відзначено оновлення нормативно-правових документів та активізацію наукових досліджень в сфері проектування та будівництва захисних споруд в цілому. Переважна частина досліджень стосуються захисту об‘єктів критичної інфраструктури, фортифікаційних споруд та укриттів спеціального призначення. Моделювання таких споруд відбувається на основі чітко визначеного завдання – ударного навантаження прямого влучання, що залежить від типу загрози. Кількість досліджень щодо укриттів цивільного населення, що мають бути запроектовані відповідно до діючих нормативних вимог, де не передбачено розрахункових випадків на пряме влучання, на сьогодні обмежена.

З нормативних положень та досвіду проектування встановлено, що об‘ємно-планувальне рішення споруди подвійного призначення визначається, перш за все, з умови основного функціонального призначення. В житлових та громадських будівлях, найоптимальнішим варіантом влаштування споруд подвійного призначення є підземні приміщення, які в першу чергу відведено для зберігання автотранспорту (паркінги).

Для аналізу винесено три споруди подвійного призначення, що відрізняються між собою особливостями конструктивних схем, умовами заглиблення, величиною навантаження від дії ударної вибухової хвилі. Моделювання кожної споруди подвійного призначення виконане в просторовій постановці в ПК «SCAD» із урахуванням фізичної та геометричної нелінійностей. Врахування навантаження від дії ударної вибухової хвилі реалізоване квазістатичним методом.

Встановлено, що відповідно до нормативних положень, характер заглиблення споруди подвійного призначення визначає розрахункову величину навантаження від дії ударної вибухової хвилі , що у свою чергу впливає на напружено-деформований стан конструкцій. Зміна величини навантаження кількісно відрізняється при схемі з повним заглибленням, неповним заглибленням та повним незаглибленням.

Отримані результати демонструють, що з точки зору ефективного проектування заглиблені споруди подвійного призначення є більш доцільними на відміну від частково заглиблених та повністю незаглиблених.

Дослідження процесів, що протікають у набухаючих ґрунтах, залежно від природної вологості

Ірина ХРАПАТОВА , Олександр ЛЯПІН — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Проблема набухання ґрунтів внаслідок їх замочування є важливим аспектом геотехнічного аналізу, особливо при проектуванні та будівництві заглиблених споруд і фундаментів. В умовах України, де актуальним є створення підземних укриттів, набухаючі ґрунти створюють додаткові ризики для стабільності конструкцій. Окрему загрозу становить замочування ґрунтів, що може бути спричинене гасінням пожеж під час воєнних дій.

Дослідження набухаючих глинистих ґрунтів засвідчили їхню ортотропність, що проявляється в значному переважанні горизонтального набухання над вертикальним—різниця може досягати 60 %. Це спричиняє не лише збільшення навантаження на фундаментні плити, але й значний боковий тиск на заглиблені конструкції. Така особливість ґрунтів впливає на їхню деформаційну поведінку, що має бути враховано при розрахунках стійкості будівельних споруд.

Лабораторний аналіз набухання підтвердив залежність ступеня деформації ґрунту від його початкової вологості. Спостереженнями виявлено закономірність, згідно з якою ґрунти з меншою природною вологістю демонструють значно більший потенціал набухання після замочування. Це означає, що прогнозування вологісного режиму та попередній аналіз гідрогеологічних умов на ділянці будівництва є ключовими факторами для мінімізації ризику деформацій та пошкоджень конструкцій.

У контексті заглиблених споруд необхідно розглядати не лише вертикальні навантаження, але й можливий боковий тиск на підземні конструкції. Це потребує впровадження додаткових конструктивних заходів, спрямованих на зміцнення ґрунтів та підвищення їхньої стабільності.

Проведення ретельного аналізу ґрунтових умов, врахування факторів набухання та застосування ефективних методів протидії набуханню дозволить значно зменшити ризики, забезпечити довговічність споруд та надійність їх експлуатації.

Діагностування поточного стану багатоповерхових будівель при усуненні їх наднормативних кренів: розробка та впровадження інформаційної технології

Віктор ШОКАРЕВ, Андрій ШОКАРЕВ, Юрій КАЛЮХ, Богдан ЧОРНИЙ — нд, 11 тра 2025 00:00:00 +0300

Уперше розроблено інформаційну технологію діагностування багатоповерхових будівель для ліквідації крену будівлі в умовах постійної зміни її вертикального положення, фізико – механічних властивостей ґрунтів основи та властивостей матеріалів окремих будівельних конструкцій (тріщиноутворення) протягом всього часу вирівнювання, а також деякого часу після його завершення без зупинки функціонування інженерних мереж багатоповерхової будівлі, технологічного обладнання (ліфти та ін.) та відселення мешканців; спеціалізовану програму «Pendulum» оперативної обробки в онлайн-режимі експериментальних даних з прецизійних інклінометричних датчиків, що розподілені по багатоповерховій будівлі (елементи Digital Twins), в процесі ліквідації її наднормативного крену та графічної інтерпретації результатів для кращого сприйняття інформації інформаційної технології діагностування багатоповерхових будівель, що є елементом зворотного зв’язку при підтримці оперативних управлінських рішень в процесі ліквідації наднормативного крену багатоповерхової будівлі. Удосконалено математично-алгоритмічний апарат інформаційної технології діагностування багатоповерхових будівель, що містить математичні моделі будівель та ґрунтів основи, що були використані в процесі вирівнювання багатоповерхової будівлі; прецизійні чутливі інклінометричні елементи, розроблено спеціальний стенд для їх тестування та проведення метрологічних досліджень; безперервний зв’язок між результатами вимірювань прецизійних чутливих інклінометричних елементів, що розподілені по багатоповерховій будівлі, та пакетом прикладних програм ЛІРА для оперативного врахування зміни початково-крайових умов при поточних розрахунках напружено-деформованого стану багатоповерхової будівлі протягом всього процесу вирівнювання та деякого часу після його завершення. Отримала подальший розвиток система передачі цифрових експериментальних даних з прецизійних інклінометричних датчиків, що розподілені по багатоповерховій будівлі, за допомогою сучасних хмарних технологій (елементи Internet of Things).