Численный расчет свайного поля с учетом длительных воздействий
- Авторы: Нуждин Л.В.1,2, Михайлов В.С.1
- Учреждения:
- Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
- Пермский национальный исследовательский политехнический университет
- Выпуск: Том 14, № 1 (2023)
- Страницы: 74-87
- Раздел: Статьи
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/CG/article/view/3913
- DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2023.1.06
- Цитировать
Аннотация
Авторами предлагается комбинированный подход для моделирования больших свайных полей, основанный на цилиндрической геомеханической модели сваи по определению численным методом сдвиговой жесткости прорезаемого сваей многослойного массива грунта - как по вертикали в виде решения осесимметричной задачи, так и в горизонтальном направлении, как для балки на упругом основании с последующим переходом к горизонтальной жесткости массива свайного поля в условиях динамических воздействий. Осесимметричное решение обладает наглядностью при анализе напряженно-деформированного состояния сваи и околосвайного грунта по сравнению с апробированными аналитическими методами. С целью ускорения вычислений на стадии основного сочетания постоянных и длительных воздействий вертикальная жесткость основания под пятой сваи может быть вычислена аналитически как для штампа на упругопластическом основании. Горизонтальная жесткость рассматривается как для дискретной одиночной изгибаемой сваи в среде упругого слоистого полупространства на стадии формирования напряженного-деформированного состояния системы при основном сочетании статических воздействий. Указанные методы численного моделирования деформаций одиночной сваи позволяют расширить алгоритм аналитического расчета большеразмерного свайного поля, который, в свою очередь, модифицирован авторами путем исключения деформаций ствола сваи за счет его естественного учета в конечно-элементной постановке, а также за счет введения параметра предельного радиуса влияния одиночной сваи на осадку соседних свай. Рассмотренные численные подходы к расчету свайного поля применимы в комплексном расчете с учетом истории нагружения на этапе формирования основного сочетания постоянных и длительных воздействий. На этапах кратковременных или особых динамических воздействий предложен переход к интегральной жесткости свайных ячеек, что будет рассмотрено в следующей публикации авторов.
Полный текст
Расчет большого свайного поля в условиях динамических воздействий является одной из самых сложных задач в механике грунтов. С одной стороны, остается множество фрагментарно освещенных аспектов элементарной круглоцилиндрической ячейки одиночной сваи, жесткость которой вычисляется по двум принципиально разным математическим моделям для направлений вертикального и горизонтального воздействий. С другой стороны, практически отсутствуют методы учета истории нелинейного перехода системы «грунтовое основание – свайный фундамент» из напряженно-деформированного состояния при основном сочетании постоянных и длительных статических воздействий к новому сочетанию при динамическом воздействии, являющимся кратковременным или особым. В качестве кратковременных можно выделить пульсации ветра, техногенную сейсмику от рельсового транспорта или машин с динамическими нагрузками. В качестве особых воздействий возможно наступление сейсмических событий либо возникновение динамической реакции от выбытия несущих элементов при прогрессирующем обрушении несущей системы.Об авторах
Л. В. Нуждин
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет; Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В. С. Михайлов
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
Список литературы
- Федоровский В.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния многослойного полупространства под действием сосредоточенной нагрузки // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1972. - № 5. - С. 37 - 40.
- Федоровский В.Г. Расчет осадок свай в однородных и многослойных основаниях: дис. … канд. техн. наук. - М., 1974. - 198 с.
- Сваи в гидротехническом строительстве / В.Г. Федоровский, С.Н. Левачев, С.В. Курилло, Ю.М. Колесников. - М.: Изд-во АСВ, 2003. - 240 c.
- Тер-Ованесов Г.С. Совместная работа ростверка, свай и грунта в висячих свайных фундаментах: автореф. дис. … канд. техн. наук. - М., 1956. - 10 с.
- Тер-Мартиросян З.Г., Чинь Туан Вьет. Взаимодействие одиночной сваи с двухслойным основанием с учетом сжимаемости ствола // Вестник МГСУ. - 2012. - № 4. - С. 28-34.
- Динь Хоанг Нам. Взаимодействие длинных свай с грунтом в свайном фундаменте: дис. … канд. техн. наук. - М., 2006. - 163 с.
- Нгуен Занг Нам. Взаимодействие буронабивных длинных свай с грунтовым основанием с учетом фактора времени: дис. … канд. техн. наук. - Москва, 2008. - 167 с.
- Тер-Мартиросян А.З. Взаимодействие фундаментов зданий и сооружений с водонасыщенным основанием при учете нелинейных и реологических свойств грунтов: дис. … д-ра техн. наук. - М., 2016. - 324 с.
- Взаимодействие длинной сваи конечной жесткости и окружающего грунта с учетом упругопластических свойств грунта / А.З. Тер-Мартиросян, З.Г. Тер-Мартиросян, Чинь Туан Вьет, В.С. Аванесов // Научное обозрение. - 2015. - № 18. - С. 84-89.
- Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З. Механика грунтов в высотном строительстве с развитой подземной частью. - М.: Изд-во АСВ, 2020. - 946 с.
- Шапиро Д.М. Теория и расчётные модели оснований и объектов геотехники. - М.: Изд-во АСВ, 2016. - 180 c.
- Едигаров Г.Э. Опыт применения SCAD OFFICE в расчете промежуточной опоры моста с учетом взаимного влияния свай в кусте // CADMASTER. - 2015. - № 3. - С. 88-97.
- Нуждин Л.В., Михайлов В.С. Численное моделирование свайных фундаментов в расчетно-аналитическом комплексе SCAD Office // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2018. - Т. 9, № 1. - С. 5-18. doi: 10.15593/2224-9826/2018.1.01
- Клованич С.Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики. - Запорожье: Свiт геотехнiки, 2009. - 400 с.
- Schleicher F. Senkungsmittelwert und ahnlichkeitsbedingung fur platen und balken auf isotroper elastischer unterlage // Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik. - 1928. - B. 8. - S. 68-70.
- Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad 15. - СПб.: Питер, 2011. - 400 с.
- Завриев К.С., Шпиро Г.С. Расчеты фундаментов мостовых опор глубокого заложения. - М.: Транспорт, 1970. - 215 с.
- Nuzhdin L.V., Mikhailov V.S. Models and calculation methods of the pile foundation in SCAD Office // Proceedings of the XVI DECGE, 7-9 June. - Berlin, 2018. - P. 487-492. doi: 10.1002/cepa.718
- Nuzhdin L., Mikhailov V., Rezyapkin V. Modeling and analysis of the pile cluster foundation in SCAD and SMath Studio // Proceedings of the ARC 2019, 14-18 October. - Taipei, 2020. - P. 1.
- Nuzhdin L.V., Mikhailov V.S. Genetically nonlinear combined model of pile field under dynamic impacts // Journal of physics: Conference series. Proceedings of the DFGC 2021, 26-28 May. - Perm, 2021. - P. 012013. doi: 10.1088/1742-6596/1928/1/012013
- Ponomarev A.B., Sychkina E.N. Verification of the Results of Numerical and Analytical Estimates of the Settling of a Single Pile in Argillite-Like Clay // Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2016. - № 53 (2). - P. 78-81. doi: 10.1007/s11204-016-9368-6
- Ponomaryov A.B., Sychkina E.N. Effect of soil compaction around driven pile and prediction of pile settlement on claystones // Proceedings of the ECSMGE 2019, 1-7 September. - Reykjavik, 2019. doi: 10.32075/17ECSMGE-2019-0069
- Ponomarev A.B., Akbulyakova E.N., Ofrichter Y.V. Prediction of Bearing Capacity of Driven Piles in Semi-Rocky Soils //Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2020. - № 57 (2). - P. 133-138. doi: 10.1007/s11204-020-09648-1
Статистика
Просмотры
Аннотация - 83
PDF (Russian) - 54
Ссылки
- Ссылки не определены.