Ймовірнісний метод проєктування раціональних фундаментів на нелінійній ґрунтовій основі
DOI:
https://doi.org/10.32347/0475-1132.52.2026.23-37Ключові слова:
Раціональне проєктування, фундаменти неглибокого закладання, надійність, ймовірність відмовиАнотація
У практиці проектування застосовують детерміновані методи розрахунку, у той час як вхідні геотехнічні параметри є стохастичними, а навантаження мінливими. У цій статті представлена методика проєктування раціональних фундаментів неглибокого закладання на базі ймовірнісного методу розрахунку напружено-деформованого стану основи з використанням результатів чисельного моделювання, статистичних випробувань та апроксимуючих залежностей між показниками надійності та витратами будівництва.
Чисельний експеримент включав пошук раціональних стовпчастих квадратних фундаментів із стороною підошви від 1 до 5 м при глибині закладання від 1 до 3 м, розташованих на щільному піску середньої крупності, або м’якопластичному суглинку. За детермінованим підходом Єврокод 7 виконані аналітичні та чисельні розрахунки у ПК Robot Structural Analysis Professional: визначені міцність, деформації основи та армування фундаментів. Виконана оцінка обсягів робіт, матеріалів та витрат на улаштування монолітних залізобетонних фундаментів.
Регресійним аналізом отримані рівняння залежності витрат на улаштування стовпчастих фундаментів від їх основних параметрів. За методом статистичних випробувань (імітаційним моделюванням методом Монте-Карло) визначені: розрахункове навантаження за несучою здатністю основи та за деформаціями, із використанням 105 випадкових величин змодельованих характеристик ґрунтів та тиску під підошвою фундаменту. За регресійним аналізом вибірки даних отримані апроксимуючі залежності індексів надійності від розмірів фундаментів. Оцінювання надійності проєктного рішення виконано за ймовірністю відмов та за індексами надійності. Вибір раціонального проектного рішення полягав у мінімізації витрат при забезпеченні необхідних показників надійності. Раціональні фундаменти визначались із рівнянь регресії відповідно до обраних критеріїв надійності. Задача вирішувалась чисельно ітераціями методом послідовних наближень. Встановлено, що для забезпечення необхідної надійності при мінімальних витратах часто більш доцільно збільшувати площу підошви фундаменту ніж глибину закладання.
Посилання
Kirichek Y., Bolshakov V., Tregub A. (2015). Safety concepts for shallow foundations. Proc. of XVI European Conference ECSMGE «Ge-otechnical Engineering for Infrastructure and Development». – Edinburg. – ICE Publishing. Vol.3, 967-972.
Єврокод 7. Геотехнічне проектування. Час-тина 1. Загальні правила: ДСТУ-Н Б EN 1997-1:2010 (EN 1997-1:2004, IDT) (2013). [Чинний від 2013-07-13]. – К : Мінрегіонбуд України.
Основи і фундаменти будівель та споруд. Основні положення: ДБН В.2.1-10:2018. (2018) [Чинний від 2019-01-01]. – К : Мінре-гіонбуд України.
Burlon S., Walter H., Smith C.C. Eurocode 7 – second generation - numerical methods (2024). Proceedings of the XVIII European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineer-ing «Geotechnical Engineering Challenges to Meet Current and Emerging Needs of Society», 1513-1516.
DOI 10.1201/9781003431749-278
Juang C. H., Wang L., Atamturktur S., Luo Z. (2012). Reliability-based robust and optimal de-sign of shallow foundations in cohesionless soil in the face of uncertainty. Journal of GeoEngi-neering. Vol. 7, №3, 75-87.
Kayser M., Gajan S. (2014). Application of probabilistic methods to characterize soil varia-bility and their effects on bearing capacity and settlement of shallow foundations: state of the art. International Journal of Geotechnical Engi-neering. Vol. 8, №4., 352-364.
DOI: 10.1179/1938636213Z.00000000073
Pereira C., Caldeira L. (2011) Shallow Founda-tion Design through Probabilistic and Determin-istic Methods. Proceeding International Sympo-sium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR), Bundesanstalt für Wasserbau, 199-207.
Roberts L. A., Misra A. (2007). Reliability–Based Design of Shallow Foundations Based on Elastic Settlement. Proc. of the 1st Intern. Sym-posium on Geotechnical Safety and Risk (IS-GSR2007) – Shanghai, 471–483.
Винников Ю. Л., Харченко М. О., Лопан Р. М., Манжалій С. М. (2017). Геотехнічні влас-тивості штучних основ для об’єктів гірничо-збагачувального комплексу: Монографія. – Полтава: ПолтНТУ ім. Ю. Кондратюка.
Розенфельд И. А. (2005). О повышении до-стоверности прогноза осадок оснований зда-ний и сооружений. Світ геотехніки, 1, 27-30.
Клепиков С. Н. (1996). Расчет сооружений на деформируемом основании, К: НИИСК.
Основи та підвалини будинків і споруд. Ґрунти. Методи статистичної обробки ре-зультатів випробувань: ДСТУ Б В.2.1-5-96 (ГОСТ 20522-96) (1996). – НДІОСП.
Duncan, J. M. (2000). Factors of safety and reli-ability in geotechnical engineering. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 126, (4), 307–316.
Єврокод. Основи проектування конструкцій: ДСТУ-Н Б В.1.2-13:2008 (EN 1990:2002, IDT) (2009). [Чинний від 2009-04-30]. – К : Мінре-гіонбуд України.
Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель і споруд: ДБН В.1.2-14:2018. (2018) [Чинний від 2019.01.01]. – К.: Мінрегіон України.
Kirichek Y., Bolshakov V., Tregub A. (2015). Safety concepts for shallow foundations. Proc. of XVI European Conference ECSMGE «Ge-otechnical Engineering for Infrastructure and Development». – Edinburg. – ICE Publishing. Vol. 3, 967-972.
Yevrokod 7. Heotekhnichne proektuvannya. Cha-styna 1. Zahalʹni pravyla [Eurocode 7. Geo-technical design. Part 1. General rules]: DSTU-N B EN 1997-1:2010 (EN 1997-1:2004, IDT) (2013). [Chynnyy vid 2013.07.13]. – K : Minrehionbud Ukrayiny. (in Ukrainian).
Osnovy i fundamenty budivelʹ ta sporud. Osnovni polozhennya [Bases and foundations of buildings and structures. Basic provisions]: DBN V.2.1-10:2018. (2018) [Chynnyy vid 2019.01.01]. – K : Minrehionbud Ukrayiny. (in Ukrainian).
Burlon S., Walter H., Smith C.C. Eurocode 7 – second generation - numerical methods (2024). Proceedings of the XVIII European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineer-ing «Geotechnical Engineering Challenges to Meet Current and Emerging Needs of Society», 1513-1516.
DOI 10.1201/9781003431749-278
Juang C. H., Wang L., Atamturktur S., Luo Z. (2012). Reliability-based robust and optimal de-sign of shallow foundations in cohesionless soil in the face of uncertainty. Journal of GeoEngi-neering. Vol. 7, №3, 75-87.
Kayser M., Gajan S. (2014). Application of probabilistic methods to characterize soil varia-bility and their effects on bearing capacity and settlement of shallow foundations: state of the art. International Journal of Geotechnical Engi-neering. Vol. 8, №4., 352-364.
DOI: 10.1179/1938636213Z.00000000073
Pereira C., Caldeira L. (2011) Shallow Founda-tion Design through Probabilistic and Determin-istic Methods. Proceeding International Sympo-sium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR), Bundesanstalt für Wasserbau, 199-207.
Roberts L. A., Misra A. (2007). Reliability–Based Design of Shallow Foundations Based on Elastic Settlement. Proc. of the 1st Intern. Sym-posium on Geotechnical Safety and Risk (IS-GSR2007) – Shanghai, 471–483.
Vynnykov Yu. L., Kharchenko M. O., Lopan R. M., Manzhaliy S. M. (2017). Heotekhnichni vlastyvosti shtuchnykh osnov dlya obʺyektiv hirnycho-zbahachuvalʹnoho kompleksu: Mono-hrafiya [Geotechnical properties of foundations for mining complex: Monograph] – Poltava: PoltNTU im. Yu. Kondratyuka.
Rozenfel'd I. A. (2005). O povyshenii dostover-nosti prognoza osadok osnovaniy zdaniy i sooruzheniy [On increasing the reliability of forecasting foundation settlements of buildings and structures]. Svít geotekhníki, 1, 27-30. (in Russian).
Klepikov S.N. (1996). Raschet sooruzheniy na deformiruyemom osnovanii [Calculation of structures on a deformable base], Kiyev: NIISK. (in Russian).
Osnovy ta pidvalyny budynkiv i sporud. Grunty. Metody statystychnoyi obrobky re-zulʹtativ vyprobuvanʹ [Foundations and founda-tions of buildings and structures. Soils. Methods of statistical processing of test results]: DSTU B V.2.1-5-96 (GOST 20522-96) (1996). – NDI-OSP. (in Ukrainian).
Duncan, J. M. (2000). Factors of safety and reli-ability in geotechnical engineering. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 126, (4), 307–316.
Yevrokod. Osnovy proektuvannya konstruktsiy [Eurocode. Fundamentals of structural design]: DSTU-N B V.1.2-13:2008 (EN 1990:2002, IDT) (2009). [Chynnyy vid 2009.04.30]. – K : Minrehionbud Ukrayiny. (in Ukrainian).
Zahalʹni pryntsypy zabezpechennya nadiynosti ta konstruktyvnoyi bezpeky budivelʹ i sporud [General principles for ensuring the reliability and structural safety of buildings and structures]: DBN V.1.2-14:2018. (2018) [Chynnyy vid 2019.01.01]. – K.: Minrehion Ukrayiny. (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олександр ТРЕГУБ, Юрій КІРІЧЕК
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).
