диплом будівельник бакалавр / наука / Варіант фундаментної конструкції будівлі навчального закладу у вигляді фундаментної плити

Варіант фундаментної конструкції будівлі навчального закладу у вигляді фундаментної плити. Розрахунок за числовим методом граничних елементів.

Для розрахунку фундаментної плити будівлі навчального закладу використано пружно-пластичну ---- модель ґрунтового середовища . модель має вхідні параметри – фізико-механічні характеристики ґрунту: Е, υ, с, φ, ρ, ρmin,ρmax , W.

При спорудженні будівлі на грунт основи буде передаватися стискаюче його навантаження від ваги споруди. Ґрунтова основа буде ущільнюватись. При цьому жорсткі контакти між мінеральними частинками грунту будуть порушуватися, що зумовить пере компоновку частинок грунту на більш щільну укладку. Саме з цих міркувань для розрахунку осідань будівлі застосована динамо-стійка теорія дисперсних середовищ та класичні поняття механізму формування ганичного лобового опору середовища, сформульовані ще К. Терцагі.

В використанні в роботі моделі для моделювання складних деформаційних процесів задіяний числовий метод граничних елементів.

Початок руйнування багатошарової ґрунтової основи розпочинається тоді, коли в одному із шарів реалізується умова граничного стану.

Руйнування дисперсного середовища грунту проходить в результаті накопичення пластичних (залишкових ) деформацій. Вплив пластичних деформацій проявляється в розвитку і рості переміщень, передачі внутрішніх зусиль.

В роботі за критерій переходу грунту в пластичний стан відповідає критерій пластичності Мізеса-Шлейхера-Боткіна при та привідповідно

(рисунок 1):

де, Т, - напруження на девіаторній площині:

Т – інтенсивність дотичних напружень;

- гідростатичний тиск, нормальна складова напружень на площині граничної рівноваги;

- рівень гідростатичного тиску, коли грунт працює як суцільне середовище (межа переходу від конуса до циліндра на рисунку 1)

Рисунок 1.1 – Поверхня текучості Мізеса-Шлейхера-Боткіна в координатах числових напружень ,,

З метою врахування впливу на пластичні деформації грунту девіаторних та гідростатичних складових ці частинки в напрацьованій дистанційній модель були розділені:

,

де, - компоненти тензора напруг ;

- дельта

- шарова частинка ;

- девіа частинка .

Вектор пластичних деформацій даної моделі визначався за формулою:

де,

- вектор повних деформацій;

- пружні деформації грунту;

- пластичні деформації грунту.

Взамозвязок між швидкістю пластичних деформації і напруженнями (фізичні рівняння стану) визначають за неасоційованим законом

Де F – пластичний потенціал;

- скалярний коефіцієнт простого навантаження;

- критерій переходу до граничного стану за (1)

- вектор пластичних деформацій.

Умова статичної рівноваги фундаментної плити, що лежить на пластичному середовищі грунту, задовольняється диференціальни рівнянням Лапласа:

Де

- похідні по просорових координатах тензора напруг (запис 6 в умовних позначеннях Ейнштейна)

- компоненти обємних навантажень.

Для числового моделювання тривісного напружено-деформованого стану (НДС) грунтової основи використано тензор малих деформацій Коші:

Позначення згідно з (3).

Співвідношення (5,6,4) складають систему диференційних ….. розрахункових рівнянь, які для використання в задачах фундаментобудування зведено до інтегрального граничного рівняння:

Де, u – заданий вектор швидкостей переміщень на границі палі.

ядра граничного рівняння – фундаментальні рішення Р. Міналіна для пружної півплощини;

Інтеграл по області Ω в (7) включає вектор пластичних деформацій основи ;Т,ξ, Х – відповіно границя, точка взбурення, точка нагляду.

Розв’язок (7) проведено числовим МГЕ.

Навколо фундаментний грунт (активна зона)дискретизувався на 218 частин тричутними осередками (рисунок 2)

В якості вхідних параметрів прийнято середньозважені фізико-механічні характеристики грунту:

Рисунок 1 – Дискретизація зони ґрунту біля фундаментної плити

Дані розрахунку зон МГЕ несучої спроможності фундаментної плити (рисунок 3)

При вазі споруди 60 000кН осідання її при товщині плити 0,3 м та вищенаведиих згідно геологічних вишукувань фізико-механічних характеристик грунту склало S=10,137мм, що менше допустимого для споруд даного типу згідно з ДБН В.2.1.9-2009 :

S=1,0137смS_u=10см

Таким чином в якості фундаментної конструкції запропоновано взяти фундаментну плиту товщиноюh=0,3розміром 60х24м .

Рисунок 3 – Графік залежності навантаження осідання