Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор и анализ методов расчета осадок оснований 10
1.1. Модели грунтового основания для расчетов осадок фундаментов 10
1.2. Этапы развития нормативного метода послойного суммирования для расчетов осадок оснований 16
1.3. Постановка задачи диссертационного исследования 20
2. Глубина сжимаемой толщи основания 26
2.1. Исследование глубины сжимаемой толщи основания в лотковых экспериментах 26
2.2. Исследование глубины сжимаемой толщи основания в натурных опытах 39
2.3. Определение глубины сжимаемой толщи с учетом структурной прочности грунтов 49
2.4. Исследование влияния размеров фундамента на модуль деформации по нормативной формуле 54
3. Структурная прочность грунтов 62
3.1. Распространение грунтов, обладающих структурной прочностью, в Южном федеральном округе 62
3.2. Методика определения структурной прочности в компрессионных испытаниях 78
4. Аналитические и численные исследования влияния структурной прочности на величину осадки 83
4.1. Аналитическое исследование величины осадок ленточного фундамента на основании, обладающем структурной прочностью 83
4.2. Численные исследования осадок основания, грунт которого моделируется билинейной средой 97
5. Модификация метода послойного суммирования для расчета осадок оснований из грунтов, обладающих структурной прочностью 104
5.1. Формула осадок с учетом структурной прочности грунтов 104
5.2. Рекомендации по применению разработанного метода расчета осадок 108
Заключение 117
Выводы 118
Библиографический список 120
- Этапы развития нормативного метода послойного суммирования для расчетов осадок оснований
- Определение глубины сжимаемой толщи с учетом структурной прочности грунтов
- Методика определения структурной прочности в компрессионных испытаниях
- Численные исследования осадок основания, грунт которого моделируется билинейной средой
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Основания фундаментов рассчитываются по предельным состояниям. В том числе по предельным деформациям. Еврокод 7 это предельное состояние обозначает как SLS – Serviceability Limit State.
Нормативный метод послойного суммирования для расчета осадок с использованием модулей деформации грунтов, полученных в компрессионных испытаниях, дает завышенные значения осадок фундаментов.
В диссертации исследуются причины несоответствия вычисляемых и наблюдаемых значений осадок фундаментов.
На основе обработки результатов натурных и лотковых экспериментов, проводившихся в Новочеркасской научной школе механики грунтов и фундаментостроения, делаются выводы о величине сжимаемой толщи основания.
Аналитические и численные расчеты, проведенные в диссертации, показывают, что учет структурной прочности грунтов снижает в разы величину рассчитываемой осадки фундамента.
Следовательно, использование всей информации, полученной в компрессионных испытаниях, а не только наклона компрессионной линии в интервале нагрузок от 0,1 МПа до 0,2 МПа, позволяет приблизить вычисленные и наблюдаемые осадки фундаментов.
В диссертации разработан модифицированный метод послойного суммирования для расчета осадок, учитывающий структурную прочность грунтов, использующий формулы глубины сжимаемой толщи основания, полученные на основе экспериментальных данных и учитывающих структурную прочность грунтов.
Использование предложенной в диссертации модернизированной формулы для расчета осадки оснований методом послойного суммирования приведет к более рациональному проектированию оснований и фундаментов, к экономии строительных материалов и рабочего времени.
Цель диссертационной работы:
Модернизация метода послойного суммирования с учетом структурной прочности для устранения несоответствия расчетных и наблюдаемых осадок.
Для достижения поставленной в диссертационной работе цели решены следующие задачи:
- в целях диссертационной работы исследованы и обработаны результаты лотковых и натурных экспериментов, проведенных новочеркасской научной школой механики грунтов и фундаментостроения.
- сравнены эмпирические и нормативные глубины сжимаемой толщи основания в зависимости от возрастающей нагрузки.
- с помощью аналитических и численных методов оценено влияние структурной прочности грунтов на величину осадки.
- разработан вариант метода послойного суммирования, учитывающий структурную прочность грунта, приближающий вычисленные осадки к наблюдаемым.
Научная новизна диссертационной работы:
1. Получена новая формула метода послойного суммирования для расчета осадок фундаментов, учитывающая структурную прочность грунтов.
2. Впервые проведено сравнение эмпирической и нормативной глубины сжимаемой толщи основания в процессе возрастания нагрузки, показывающее завышенность нормативной глубины.
3. Впервые найдены количественные оценки влияния структурной прочности грунтов на величину осадки основания.
4. Разработана методика определения структурной прочности грунтов в компрессионных и натурных испытаниях.
Достоверность новых результатов подтверждается результатами, полученными путем использования общепризнанных методов и законов механики сплошной среды, применением стандартных программ системы PLAXIS, при численных расчетах, а также использованием достоверных экспериментальных данных.
Практическая ценность работы. Диссертационная работа является частью научных исследований, проведенных на кафедре «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» в рамках фундаментального научного исследования по теме: «Разработка научных основ повышения надежности объектов и эффективности управления процессами в водохозяйственных и строительных инженерных системах (НИР: № 01200506483)».
Использование модифицированного метода послойного суммирования позволит точнее определять осадки фундамента, решить проблему несоответствия вычисляемых и наблюдаемых значений осадок, что приведет к более рациональному проектированию оснований и фундаментов, к экономии строительных материалов и рабочего времени.
При проведении мероприятий устраняющих возможность замачивания грунтов под подошвой фундамента, предложенный метод позволит точнее прогнозировать осадки.
При локальном замачивании, полученный метод позволит точнее определять разность осадок (которая будет больше нормативной), следовательно, повысит надежность расчетов оснований сооружений.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на научном семинаре Ростовского регионального отделения Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению, на V Mеждународной конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (22-23 апреля 2009г., г. Волгоград.), на IV Международной научно-технической конференции «Наука, техника и технологии ХХI века (НТТ-2009)» (6 - 8 октября 2009 г., г. Нальчик), на 5 Международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство» (15-16 декабря 2009 г., г. Волгоград), на Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы фундаментостроения на Юге России», посвященной памяти профессоров Ю.Н. Мурзенко и А.П. Пшеничкина (14-15 июля 2010 г., г. Новочеркасск), на V Mеждународной конференции по геотехнике «Городские агломерации на оползневых территориях» (22-24 сентября 2010 г., г. Волгоград) на ежегодных научно-технических конференциях строительного факультета ЮРГТУ (НПИ).
Личный вклад автора заключается в следующем:
-
Аналитически и числено оценено влияние структурной прочности грунтов на глубину сжимаемой толщи и величину осадки.
-
Обработаны результаты лотковых и натурных экспериментов, проведенных новочеркасской научной школой механики грунтов, в целях оценки влияния структурной прочности грунтов на глубину сжимаемой толщи и величину осадки основания, которые подтверждают аналитический и численный расчет.
-
Проведены компрессионные испытания для определения структурной прочности грунтов, характерных для Южного федерального округа.
-
Получена модернизированная формула расчета осадки оснований фундаментов методом послойного суммирования с учетом структурной прочности грунтов.
На защиту выносятся:
1. Анализ и обработка результатов лотковых и натурных экспериментов с целью сравнения экспериментальной и нормативной глубины сжимаемой толщи основания в процессе возрастания нагрузки.
2. Методика определения структурной прочности грунтов в натурных опытах.
3. Методика определения структурной прочности грунтов в компрессион-ных испытаниях.
4. Аналитические исследования по оценки влияния структурной прочности грунтов на величину осадки ленточных фундаментов.
5. Численные эксперименты оценки влияния структурной прочности грунтов на величину осадки для билинейной модели грунтовой среды.
6. Модификация метода послойного суммирования для нахождения осадки основания, грунты которого обладают структурной прочностью.
Внедрение результатов работы
Результаты исследований переданы для внедрения и использованы при проектировании жилого дома по ул. Октябрьской в фирме «Дельта» г. Азов Ростовской области.
Материалы диссертационных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров в специальном курсе «Моделирование оснований и информационные технологии», в курсе «Механика грунтов», которые читаются студентам специальности ПГС.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы изложено в 9 опубликованных работах, две из которых – в изданиях, определенных ВАК.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, заключения, списка литературы, включающего 92 наименования.
Полный объем диссертации - 132 страницы, включая 30 рисунков, 8 таблиц, приложения.
Автор диссертационной работы выражает благодарность доценту, к.т.н. Галашеву Ю.В. за консультации и помощь в работе над диссертацией.
Этапы развития нормативного метода послойного суммирования для расчетов осадок оснований
В расчетной практике способ эквивалентного слоя используется для случаев неоднородных грунтов основания и при расчете затухания осадки во времени по теории фильтрационной консолидации.
Нормативная линейно-деформируемая модель, в отличие от упругой не является моделью механики сплошной среды. В нормативной модели не используется модуль упругости грунтов, а используется модуль деформации грунтов.
Модели, в которых различается активное нагружение и разгрузка, формируются в виде соотношений, связывающих приращения напряжений и деформаций. По виду критерия, выделяющего активное нагружение, эти модели можно разделить на две большие группы: гипоупругие и эндохронные, с одной стороны, и пластические, — с другой. В пластических моделях принимается, что область упругих деформаций ограничена в пространстве напряжений поверхностью текучести (нагружения), и пластические деформации имеют место, только когда точка напряжений лежит на этой поверхности, а приращение напряжений направлено вне ее. Тем самым активное нагружение соответствует пластическому деформированию, а разгрузка - упругому поведению. Однако в большинстве пластических моделей положение поверхности нагружения определяется сравнительно большими пластическими деформациями, а в этом случае деформирование в «упругой» области может быть существенно неупругим, что особенно ощутимо при циклических нагружениях. Исходя из этого были выдвинуты гипоупругие модели, в которых нет никаких поверхностей нагружения и активное нагружение может иметь место из любой точки при условии соблюдения некоторых неравенств. Например, в простейшей из таких моделей, предложенной Грином, т.е. активное нагружение сопровождается положительной работой деформации. В более сложных моделях условия могут быть сложнее и их число может быть увеличено, так что одной точке могут соответствовать не две, а несколько матриц. К этому же направлению примыкают и эндохронные модели [22].
Модели грунта, основанные на теории пластичности, могут быть, в свою очередь, разделены на: идеально-пластические (с фиксированной поверхностью текучести) и упрочняющиеся материалы, с одной и многими поверхностями нагружения; с единой (гладкой) и составной (негладкой) поверхностью нагружения; наконец, подчиняющиеся ассоциированному и не ассоциированному закону пластического течения. Идеально-пластическая модель с единственной поверхностью текучести (типа Губера-Шлейхера) и ассоциированным законом течения, предложенная Д. Друкером и В. Прагером [88], бьша по существу, первой моделью нелинейного поведения грунтов в современном понимании. Однако быстро выяснилось, что в этой модели есть два существенных недостатка: во-первых, ассоциированный закон в применении к условию прочности Губера-Шлейхера (и Кулона-Мора) заметно преувеличивает дилатансию грунтов, а во-вторых, в такой модели не учитываются пластические деформации в допредельной стадии, в частности, объемные.
Основным направлением нелинейной механики грунтов стала разработка упрочняющихся упругопластических моделей. Очень важным этапом было создание концепции критического состояния и основанных на ней моделей [79].
Модели грунтов делятся не только по способу описания, но и по назначению. До сих пор речь шла в основном о моделях, предназначенных для расчета сравнительно небольших деформаций. Кроме этого, есть класс моделей, предназначенных для описания развитого течения грунтов и сыпучих материалов. Здесь речь идет об аналогии уже не только с твердыми телами, но и с жидкостями. Этот класс моделей рассчитан, в основном, на применение к пескам. К глинам лучше подходят пластические модели, в частности, модели критического состояния (КС-модели). Получили развитие аналогичные способы описания горных пород, а также грунтов со специфическими структурными свойствами, таких как лессовые.
Причинами выбора расчетной модели грунтового основания являются: физико-механические свойства грунтов, информация об инженерно-геологическом строении площадки строительства, размеры и назначение сооружения и др. По целому ряду причин использование многих современных моделей грунтовой среды, в практических расчетах не представляется возможным, в то время как более простые инженерные модели пластического течения [24], определяемые по информации, представляемой стандартными инженерно-геологическими отчетами, имеют лучшие шансы на практическое использование.
Несмотря на теоретическую возможность вычисления осадки с использованием различных моделей грунтового основания, на практике проектировщики вынуждены пользоваться методом послойного суммирования, т.к. именно для него изыскательские организации готовят исходные данные. 1.2. Этапы развития нормативного метода послойного суммирования для расчетов осадок оснований.
Практика инженерно-геологических изысканий, проектирования и строительства сооружений выработала достаточно универсальный инженерный метод послойного суммирования для определения осадок. Этот метод по существу и определяет линейно-деформируемую модель грунтового основания, которая применяется широко. Видно, как развивается метод послойного суммирования, как впитывает в себя достижения современного строительства. В СП 50-101-2004 описан метод послойного суммирования, существенно отличающийся от этого метода, представленного в нормативных документах СНиП П-15-74 и СНиП 2.02.01-83 .
В инженерной практике осадки сооружения определяются двумя основными методами. Согласно методу одноосных деформаций, деформируемый массив грунта ограничивается1 вверху подошвой фундамента, снизу - горизонтальным сечением, а осадка определяется в предположении невозможности или ограничения бокового расширения грунта.
Метод трехосных деформаций для линейно деформируемого полупространства исходит из того, что каждая компонента нормальных напряжений вызывает соответствующую деформацию, т.е. осадки определяются с учетом боковых смещений грунта.
Каждым из этих методов определяются остаточные, стабилизировавшиеся после окончания консолидации осадки. Оба метода обычно предполагают использование способа послойного суммирования деформаций: , осадка фундамента равна сумме осадок отдельных слоев в пределах деформируемого массива грунта; осадка отдельных слоев грунта определяется при допущении, что напряжения в них равномерно распределены и имеют максимальное значение под центром фундамента (осевые напряжения); осадка отдельных слоев вычисляется по данным компрессионных испытаний грунтов в предположении невозможности бокового расширения грунта либо с использованием модулей деформаций, учитывающих боковые деформации грунта.
Определение глубины сжимаемой толщи с учетом структурной прочности грунтов
Многие годы перемещения в грунтах в вертикальном и горизонтальном направлениях измерялись с помощью марок или глубинных реперов. Принцип измерения перемещений с помощью марок или глубинных реперов заключается в следующем: марки, представляющие собой жёсткие пластины различной формы (круглые, квадратные, прямоугольные) или реперы в виде жёстких стержней, параллелепипедов и др. в сыпучих средах (чаще песке) устанавливаются в процессе формирования послойной отсыпки основания. Марки и реперы соединяются с различными типами регистрирующих устройств (прогибомерами, индикаторами), как правило, стальными, мало деформируемыми, струнами диаметром от 0,3 до 0,6 мм. Часто для уменьшения трения струн о песок их пропускают через полиэтиленовые, хлорвиниловые и другие трубки, внутренняя поверхность которых предварительно смазана вазелином. Иногда трубки не используют заведомо пренебрегая трением, опасаясь переармирования грунта основания при большом количестве марок. Трубки, естественно, занимают намного больший объём и могут быть сжаты при определённых условиях, потеряв свой предполагаемый эффект снижения трения струны о грунт. В то же время усилие выдергивания свободных, без трубок, струн из песка, длиной от 2 до 4 м, не превышает 2,5 4- 3,5 Н. Эксперименты с такими марками чрезвычайно трудоёмки и недостаточно точны. Они дают возможность измерять более менее точно перемещения только в одном направлении, т.к. натяжение струны осуществляется с помощью груза, а он в одном направлении перемещения марки как бы помогает движению марки, а в другом сопротивляется этому движению. Кроме того, установка марок по оси круглого штампа, то есть в месте приложения внешней нагрузки, практически не возможна. Особенно это относится к случаю, когда на оси на разных глубинах необходимо установить некоторое количество марок. Нельзя пренебрегать и тем, что в результате роста нагрузок, формирования зо различных областей в основании штампов происходит изгиб струн, их укорочение, что приводит к регистрации прогибомерами и индикаторами якобы перемещений. Оценить такую погрешность не представляется возможным, а это приводит к ещё большим неточностям и предположениям.
Для связных грунтов (глин, суглинков) процесс установки марок резко усложняется, в связи с необходимостью бурения скважин до определённой глубины. Ещё более сложно бурить горизонтальные скважины из расположенной рядом траншеи. Далее в скважину помещается марка со струной и фиксируется в забое скважины (различными способами). Скважина тампонируется или засыпается песком. Конец струны — к регистрирующему устройству, закреплённому на неподвижной базе, расположенной вне зоны деформирования. В результате нагружения фундамента происходят деформации грунта, перемещаясь марка тянет или отпускает струну, которая, в свою очередь, вызывает перемещение штока индикатора или проворачивает шкив прогибомера. Для работы такой системы, как указывалось выше, необходима пригрузка конца струны, которая для связных грунтов должна быть значительно больше и достигает трёх и более килограмм. Кроме того, трение струны о связный грунт как и о песок учесть крайне трудно, поскольку длины струн самые разнообразные. Всё зависит от глубины (места) установки марки.
Необходимость исследования деформационных свойств грунтов, формирования зон деформаций в процессе роста нагрузки в связных и не связных грунтах заставила многих исследователей искать более совершенные методы измерения перемещений и деформаций. Одним из таких путей можно считать работы по созданию дистанционных средств измерения, создания так называемых деформометров.
Известны предложения различных конструкций деформометров. Первые идеи деформометров были основаны на изменении индуктивности катушки при введении в неё сердечника (индуктивный деформометр). Далее появились предложения, основанные на изменении ёмкости конденсатора при сближении или удалении его пластин (ёмкостный деформометр). Однако такие деформометры так и не получили практического применения из-за большой сложности конструктивного выполнения прибора и очень малой помехозащищенности. И индуктивность, и ёмкость очень сильно зависят от внешних условий - температуры, влажности, взаимного расположения приборов, внешних полей и т.д.
Деформометр Д-2 (рис. 2.2), который был сконструирован, изготовлен и опробован в ЮРГТУ (НПИ) при непосредственном участии профессора, доктора технических наук Дыбы В.П., доцентом, кандидатом технических наук Галашевым Ю.В., состоит из двух пластин Д = 22 мм; соединённых между собой упругой системой, которая обеспечивает фиксацию этих пластин по отношению к продольной оси устройства, не препятствующей взаимному перемещению этих пластин в рабочем направлении. Само это перемещение вызывает изгиб упругого элемента, регистрируемый электро тензометрическим способом, и характеризует измеряемое перемещение.
Прибор представляет собой полый тонкостенный цилиндр 1, во втулке которого свободно, с малым трением, скользит шток 2. На одном конце штока 2 крепится жёсткий диск 3 с помощью гайки 4. К другому концу штока присоединены жёсткая балочка 5, изгибающая при перемещении штока гибкую балочку 6. Конец гибкой балочки 6 жёстко заделан в корпус цилиндра 1 (узел В). Вблизи места заделки, где изгибающий момент наибольший, на балочку 6 наклеены тензорезисторы 7, которые соединены в измерительный полумост. Электрический сигнал подаётся по проводам 8 к регистрирующей тензостанции, например, ЦТМ-5. Гибкая балочка 6 (изгибающий элемент) установлена так, что имеется возможность фиксировать перемещения штока в обоих направлениях. к цтм
Методика определения структурной прочности в компрессионных испытаниях
Но и для однородного основания определение модуля деформации по полевым испытаниям неоднозначно.
Результатом модельных штамповых испытаний представляется графиком «нагрузка-осадка» (рис.2.18.), (зависящим от скорости нагружения). Переход от полученного графика к модулю деформации невозможен без выбора той или иной модели грунтов. По умолчанию выбирается линейно-деформированная модель грунта, и модуль деформации вычисляется по формуле: Е = (1-v2) кР ю Ю (AS/ АР) (2.2.) Где v - коэффициент Пуассона, принимается равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 для песков и супесей; 0,35 — для суглинков; 0,42 - для глин. кр- коэффициент равный единице при испытании грунтов штампами в котлованах, шурфах; кі - коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа АР- приращение давления на штамп (5.5.1), мПа равное Рп - Ро; AS- приращение осадки штампа, соответствующее АР, см., определяемое по осредняющей прямой;
Чтобы выяснить влияет ли размеры штампа на вычисление модуля деформации по формуле (2.2.) нами проведены опыты с моделями жестких штампов диаметром 200, 280, 400, 565 мм.
Моделями жестких фундаментов диаметром 200, 280, 400, 565 мм служили конструкции из стали, контактная поверхность которых была оклеена среднезернистой наждачной тканью для придания шероховатости. Основанием служил песок плотностью 1,75 т/ м . Нагружение моделей осуществлялось гидравлическим домкратом машины МФ-1 (рис.2.19).
Нагрузка прикладывалась вертикально симметрично, ступенями по 0,05 МПа до разрушения основания. Деформации основания измерялись деформометрами Д-2 которые были сконструированы, изготовлены и опробованы в ЮРГТУ (НПИ) при непосредственном участии Дыбы В.П., Галашевым Ю.В. (п. 1.2).
Деформометры устанавливались в геометрически подобных точках всего массива основания до глубины 3,0 Д по оси симметрии. Относительное заглубление моделей во всех опытах составляло Н:Д= 0,5. Осадки штампов регистрировались с помощью двух диаметрально расположенных индикаторов часового типа ИЧ-10 и прогибомерами 6ПАО. Одновременно средние перемещения моделей фундамента записывались диаграммным аппаратом машины МФ-1. Повторяемость опытов не меньше трех с двукратным дублированием точек измерений в каждом опыте.
Во всех опытах зависимость осадки от нагрузки была близкой к линейной до Р и 0,4 Рпр. При давлениях 0,6 Рпр и выше осадки увеличиваются и нелинейно связаны с нагрузкой (табл.2.1). Таблица (2.1).
Согласно данным таблицы 2.1 абсолютные осадки при разных безразмерных давлениях находятся в практически линейной зависимости от размера штампа [49]. Рассматривалось подобие эпюры z = /(Z) для всех четырех моделей размеров фундаментов. На рисунке 2.20 слева от оси симметрии показаны две фиксированные точки на эпюре z = /(Z) с координатами Hszmax. SZmax и Н = 3,0Д; SZH. В таблице 2.2 приведены значения относительных деформаций для этих точек.
В опытах по точкам 1, 2, 3 выявлен нелинейный рост зависимости S = /(P). Сравнение форм изолиний развития относительных деформаций 8z? Єг, ве, позволило установить качественное их подобие. Подтверждена общая картина деформаций песчаного основания. Общим результатом исследований масштабного фактора является вывод о том, что в плотном песчаном основании наблюдается подобие общей картины деформаций. Это позволяет рекомендовать результаты исследований на моделях для прогноза деформаций песчаных оснований натурных фундаментов небольших размеров.
При разных размерах штампов мы получаем по формуле (2.2.) разные величины модуля деформации. Переход к модулю деформации для натурных фундаментов даже для однородных оснований проблематичен.
В случае напластования грунтов, для определения модуля деформации заглубленных грунтов штамповые испытания проводят в шурфах. Однако формула (2.2) не зависит от заглубления, и не известно как это заглубление учесть.
В случае определения компрессионного модуля в лаборатории метрологические вопросы, вопросы измерения напряжений и деформаций решаются удовлетворительно. Ясно, что в случае полевых испытаний возможные ошибки измерений могут быть на порядок больше. Это снижает доверие к результатам полевых испытаний.
Численные исследования осадок основания, грунт которого моделируется билинейной средой
В предыдущем параграфе рассмотрено точное аналитическое решение для среды жестко-упругой (рис. 4.2.) при более точном моделировании компрессионной кривой, когда компрессионная кривая моделируется ломаной из 2-х звеньев с разными наклонами, т.е. в случае использования билинейно -деформированной модели грунта, аналитическое решение получить затруднительно в основном потому, что граница области активного деформирования уже не будет окружностью проходящей через края полосовой нагрузки. Поэтому была проведена попытка решения для билинейной модели методом конечных элементов с использованием программного комплекса PLAXIS [92].
При начальной нагрузке численные решения моделируют упруго-напряженно-деформированное состояние (формула 4.1) с модулем Ei = 5Ео при следующем шаге нагружения, когда вертикальные напряжения в отдельных конечных элементах достигнут Рстр жесткость этих элементов уменьшается (жесткость характеризуется модулем Ео) производится следующий шаг по нагрузке и т.д. до расчетного сопротивления грунта основания.
По результатам сравнения численного расчета и аналитического решения следовало определить правомерность использования жестко-линейно-деформированной модели грунта для расчета осадки фундамента.
PLAXIS - это программный пакет, предназначенный для расчета деформаций и устойчивости геотехнических сооружений методом конечных элементов. Для моделирования нелинейного и зависящего от времени поведения грунтов прикладные программы по геотехнике требуют усовершенствованных определяющих моделей. Кроме того, т.к. грунт представляет собой многофазный материал, для моделирования гидростатического и негидростатического порового давления в грунте необходимо выполнить специальные расчеты. Несмотря на то, что моделирование грунта само по себе представляет важную задачу, во многих проектах по инженерной геотехнике рассматривается моделирование сооружений и взаимодействие между сооружениями и грунтом. Программа PLAXIS содержит специальные средства для обработки многочисленных аспектов сложных геотехнических сооружений. Ниже дается краткое описание основных возможностей данной программы.
Графический ввод геометрических моделей: Данные по слоям фунта, сооружениям, стадиям строительства, нагрузкам и граничным условиям вводятся с помощью удобных графических методов (автоматизированное проектирование), позволяющих детально и точно смоделировать фактические ситуации. На основании заданной геометрической модели автоматически создается сетка конечных элементов.
Автоматическое создание сетки: PLAXIS позволяет полностью автоматизировать создание неструктурированной сетки конечных элементов с помощью опций глобального и локального измельчения сетки. Генератор сеток является специальной версией генератора Triangle, разработанного компанией Sepra.
Графический ввод геометрических моделей: Данные по слоям грунта, сооружениям, стадиям строительства, нагрузкам и граничным условиям вводятся с помощью удобных графических методов (автоматизированное проектирование), позволяющих детально и точно смоделировать фактические ситуации. На основании заданной геометрической модели автоматически создается сетка конечных элементов.
Автоматическое создание сетки: PLAXIS позволяет полностью автоматизировать создание неструктурированной сетки конечных элементов с помощью опций глобального и локального измельчения сетки. Генератор сеток является специальной версией генератора Triangle, разработанного компанией Sepra. Элементы высокого порядка: Элементы высокого порядка предусмотрены для равномерного распределения напряже ий_ _ грунте и точного прогнозирования разрушающих нагрузок. Кроме 6-узловых треугольных элементов второго порядка имеются 15-узловые треугольники объемной деформации, с помощью которых достаточно точно выполняются осесимметричные расчеты.
Модель Кулона-Мора: Данная устойчивая и простая нелинейная модель основана на параметрах грунта, которые в большинстве практических случаев известны. Однако данная модель охватывает не все нелинейные особенности поведения грунта. Модель Кулона-Мора может быть использована для нахождения реалистичных предельных нагрузок, действующих на круговые фундаменты, короткие сваи и т.д. Ее также можно использовать для расчета коэффициента надежности.
Усовершенствованные модели грунта. PLAXIS предлагает, кроме модели Кулона-Мора, много других моделей грунта. Для точного анализа логарифмического сжатия нормально уплотненного слабого грунта предусмотрена модель типа Cam-Clay, которая в настоящем Руководстве названа моделью слабых грунтов (Soft Soil Model). Усовершенствованный вариант данной модели включает в себя также моделирование вторичного уплотнения грунта (при ползучести). Для моделирования более жестких грунтов, таких как, переуплотненная глина и песок, имеется гиперболическая модель упругопластического типа под названием Hardening Soil Model. Более подробную информацию по этим моделям можно найти в Пособии по моделям грунта.
