Асимптотичний метод для оцінювання напружено–деформованого стану основ пальових фундаментів

Abstract

UK: Постановка проблеми. За сучасних умов розвитку геотехнічного будівництва, пов’язаного з проблемами збільшення навантажень на основи фундаментів будівель і споруд та освоєнням територій зі складними інженерно-геологічними умовами, широкого розповсюдження набули пальові фундаменти. Наразі на перший план виходить проблема економічного й ефективного застосування різних типів пальових фундаментів із метою забезпечення високого рівня надійності будівель і споруд протягом усього терміну експлуатації. Головне завдання геотехніків – максимальне використання потенціалу ґрунтової основи для передачі на неї максимально допустимих навантажень. Під час взаємодії палі з оточуючим ґрунтом виникає складний неоднорідний НДС, який і визначає її несну здатність та деформації, але вона не реалізується повністю через нерівномірний розподіл зусилля між бічною поверхнею та нижнім торцем палі. Палі, розташовані близько одна від одної, мають менший бічний опір, ніж ті, що розташовані на більшій відстані. Швидкість переміщення ґрунту, викликана сумісним впливом паль, збігається зі швидкістю переміщення самої палі. Внаслідок цього відбувається їх спільне переміщення і дотичні напруження ґрунту використовуються нераціонально. Аналітичний розрахунок "раціонального" розташування паль, за якого несна здатність ґрунтів під їх нижнім торцем буде використовуватись ефективно і повноцінно, полягає в необхідності підібрати оптимальну залежність між довжиною паль і відстанню між ними. Перспективним напрямом є застосування сучасних математичних методів, зокрема, асимптотичного, та виконання розрахунків у математичних пакетах типу MathCAD, у яких видно хід розрахунку. Мета статті – дослідження роботи застосування асимптотичного методу для оцінювання НДС основ пальових фундаментів, створення методики визначення дотичних і поздовжніх напружень уздовж палі та під нижнім кінцем у багатошарових основах за статичного навантаження паль, залежні від відстані між палями, дослідження впливу контакту на межі "паля – ґрунтова основа". Висновок. Створено й апробовано методику визначення дотичних і нормальних напружень уздовж палі та під нижнім кінцем у багатошарових основах; досліджено вплив контакту на межі "паля – ґрунтова основа", підібрано її оптимальну товщину для виконання поставленого завдання.

RU: Постановка проблемы. В современных условиях развития геотехнического строительства, связанного с проблемами увеличения нагрузок на основания фундаментов зданий и сооружений, освоением территорий со сложными инженерно-геологическими условиями, широкое распространение получили свайные фундаменты. Поэтому на первый план выходит проблема экономичного и эффективного применения различных типов свайных фундаментов при обеспечении высокого уровня надежности зданий и сооружений на протяжении всего срока эксплуатации; главной задачей геотехников является использование максимального потенциала грунтового основания для передачи на него максимально допустимых нагрузок. При взаимодействии сваи с окружающим грунтом возникает сложное неоднородное НДС, которое и определяет ее несущую способность и деформации, но она не реализуется полностью через неравномерное распределение усилий между боковой поверхностью и нижним торцом сваи. Сваи, расположенные вблизи друг от друга, имеют меньшее боковое сопротивление, чем находящиеся на большем расстоянии. Скорость перемещения грунта, вызванного совместным влиянием свай, совпадает со скоростью перемещения самой сваи, вследствие этого происходит их совместное перемещение и касательные напряжения грунта используются нерационально. Аналитический расчет "рационального" размещения свай, при котором несущая способность грунтов под их нижним торцом будет использоваться эффективно и полноценно, заключается в необходимости подобрать оптимальную зависимость между длиной свай и расстоянием между ними. Перспективным направлением является применение современных математических методов, в частности, асимптотического, и выполнение расчетов в математических пакетах типа MathCAD, в которых видно ход расчета. Целью работы является применение асимптотического метода для оценки НДС оснований свайных фундаментов, создание методики определения касательных и продольных напряжений вдоль сваи и под нижним торцом в многослойных основаниях при статическом нагружении свай в зависимости от расстояния между сваями, исследование влияния контакта на границе "свая – грунтовое основание". Вывод. Создана и апробирована методика определения касательных и продольных напряжений вдоль сваи и под нижним торцом в многослойных основаниях, исследование влияния контакта на границе "свая – грунтовое основание", подобрана ее оптимальная толщина для решения поставленной задачи.

EN: Problem statement. In modern conditions of geotechnical construction related with the problem of increasing loads on the basis of foundations of buildings and structures, and development of areas with complex engineering-geological conditions pile foundations widespread. So, the problem of economic and effective application comes of different types of pile foundations comes firstly, while ensuring a high level of reliability of buildings and structures throughout the lifetime, and the main task is to using a maximum potential of subgrade, for transmission to a maximum bearing capacity. When interacting pile with the surrounding soil occurs complex impure soil stress-strain state, which determines its load-bearing capacity and deformation, but it is not realized fully by the uneven distribution of efforts between the skin surface and the pile bottom. That are close to each other piles have skin resistance than being at a greater distance. The speed of movement of the soil caused by the combined influence of piles equals with the speed of movement of the piles, this occurs due to their mutual displacement and tangential stresses of the soil used irrationally. Analytical calculation of "rational" placement of piles, where the load-bearing capacity of soil beneath pile bottom will be used effectively and fully is the need to choose the optimum ratio between the length of piles and the distance between them. A promising direction is the applying of advanced mathematical methods, in particular the asymptotic, and to perform calculations in mathematical packages such as MathCAD, in which one can see the progress of calculation. The purpuse is to use the asymptotic method for the assessment of soil stress-strain state bases of pile foundation, a creation of the method for determining the tangential and longitudinal stresses along the pile and under the bottom edge of multilayer substrates, under static loading of piles, depending on the distance between the piles, the study of the influence of the contact at the border "pile – subgrade". Conclusion. a method for determining the tangential and longitudinal stresses along the pile and under the bottom edge of multilayer substrates is reated and is tested, research of the effect of exposure on the border "pile - subgrade," its optimal thickness is chosen for the task.