Математичне моделювання нелінійно-непружних контактних задач

Abstract

UK: Постановка проблеми. Розрахунок споруд, які не сприймають нерівномірні деформації, зводиться в загальному вигляді до визначення осідань фундаменту та розрахунку на міцність та стійкість елементів їх конструкцій. В таких розрахунках не звертають увагу на деформування споруди спільно з основою як єдиної системи. Зовсім інша картина спостерігається у випадку розрахунку споруди в складних інженерно- геологічних умовах. Основою таких споруд є ґрунти, що нерівномірно стискаються чи сприймають переміщення земної поверхні, викликані механічними або фізичними процесами у земній корі. Розрахунок конструкцій таких споруд неможливий без урахування взаємного впливу споруди та основи. Одним із найважливіших розрахункових параметрів, що входять у рівняння, яке описує спільне деформування системи «основа – фундамент – надфундаментна споруда» під час розрахунку конструкцій в складних інженерно- геологічних умовах, є коефіцієнт жорсткості основи. Мета статті. Визначити особливості розрахунку фундаментів із саморегулювальними властивостями в умовах нерівномірно-деформованої основи методом змінного коефіцієнту жорсткості. Висновок. Аналіз сучасних методів розрахунку конструкцій з урахуванням деформаційних властивостей ґрунту показав, що для розв’язання задачі взаємодії основи та фундаментів в умовах підроблюваних територій найдоцільніше застосування математичного моделювання: методу змінних коефіцієнтів жорсткості основи у відомих трактуваннях. Крім того, слід ураховувати зниження значень коефіцієнтів жорсткості залежно від величин відносних горизонтальних деформацій розтягу в напрямку простягання пластів та перпендикулярно до них. Використання для розрахунку конструкцій у складних інженерно-геологічних умовах діаграм, що описують нелінійно-непружні властивості ґрунту, зумовлює зниження узагальнених зусиль від 20-30 % до 50 % і більше порівняно з пружним розрахунком, залежно від жорсткості системи «основа – фундамент – надфундаментна споруда» та умов контакту основи та фундаменту

RU: Постановка проблемы. Расчёт сооружений, которые не воспринимают неравномерные деформации, сводится в общем виде к определению оседания фундамента и расчёта на прочность и устойчивость элементов их конструкций. В таких расчётах не обращают внимания на деформирование сооружения совместно с основанием как единой системы. Совсем другая картина наблюдается при расчёте сооружения в сложных инженерно-геологических условиях. Основанием таких сооружений являются грунты, которые неравномерно сжимаются или испытывают перемещения земной поверхности, вызванные механическими или физическими процессами в земной коре. Расчёт конструкций таких сооружений невозможен без учёта взаимного влияния сооружения и основания. Одним из самых важных расчётных параметров, входящих в уравнение, которое описывает совместное деформирование системы «основание – фундамент – надфундаментное сооружение» при расчёте конструкций в сложных инженерно-геологических условиях, есть коэффициент жесткости основания. Цель статьи. Определить особенности расчёта фундаментов с саморегулирующими свойствами в условиях неравномерно-деформируемого основания методом переменного коэффициента жесткости. Вывод. Анализ современных методов расчёта конструкций с учётом деформационных свойств грунта показал, что для решения задачи взаимодействия основания и фундамента в условиях подрабатываемых территорий целесообразно использование математического моделирования: метода переменного коэффициента жесткости основания. Кроме того, следует учитывать понижение значений коэффициентов жесткости основания в зависимости от величины относительных горизонтальных деформаций растяжения в направлении простирания пластов или же перпендикулярно им. Использование для расчёта конструкций в сложных инженерно-геологических условиях диаграмм, которые описывают нелинейно-неупругие свойства грунта, приводит к уменьшению обобщенных усилий от 20-30 % до 50 % и более в сравнении с упругим расчётом, в зависимости от жесткости системы «основание – фундамент – надфундаментное строение» и условий контакта основания и фундамента

EN: Raising of problem.Calculation of buildings, that isn’t carrying non-uniform deformation, is going to definition of foundation displacement and calculation of their elements hardness and sustainability. In that case we don’t pay attention on building and base cooperative deformations. Another view we can see in case of building calculation with hard geological conditions. Base of such buildings is uneven compressible soils or displacement carrying soil. Calculation of these constructions is impossible without building and base mutual influence consideration. One of the most important calculation parameters in cooperative deformation equations is base stiffness factor.

Purpose. Purpose is to define peculiar properties of self-regulation foundation calculation in case of non-uniform base deformation by the variable base stiffness factor.

Conclusion. Analysis of modern construction calculation methods with deformation soil properties demonstrated that variable base stiffness factor method employment is the most reasonable for solution of undermined base and foundation interaction problem. Besides, we need to take into account variable base stiffness factor decrease depended on relative horizontal extension deformation value. Nonlinear-inelastic soil diagram application for calculation of construction with hard geological conditions lead to main deformation 50% decrease compared with elastic calculation depended on “base – foundation – building” structure stiffness