Использование программного комплекса PLAXIS для расчёта плитных фундаментов на подрабатываемых территориях

Abstract

RU: Цель. Задача расчёта плитных фундаментов (на примере круглого фундамента) на подрабатываемой территории сложна и для получения удовлетворительного решения необходим анализ и учёт огромного количества факторов. Нормативы демонстрируют решение данной задачи в линейной форме, что лишь приближенно описывает происходящие процессы. Однако, применение численных методов решения (например, метода конечных элементов) может позволить устранить этот недостаток. При этом огромное количество факторов требует применения компьютерных технологий для рационализации процесса расчёта. Целью работы является сравнение результатов расчёта контактных напряжений на подошве круглой фундаментной плиты (линейного расчёта и расчёта при помощи ПК PLAXIS) при взаимодействии с радиусообразно искривлённым основанием, вследствие воздействия подработок.

Методика. Для выполнения поставленной задачи определяли расчетные значения отпора грунта под подошвой круглой фундаментной плиты сооружения башенного типа при воздействии радиусообразных деформаций I÷IV групп. Расчёт производился для различных вариантов деформации: а) при кривизне выпуклости и полном контакте подошвы фундамента с грунтом; б) при кривизне вогнутости и полном контакте подошвы фундамента с грунтом; в) при кривизне выпуклости и неполном контакте подошвы фундамента с грунтом; г) при кривизне вогнутости и неполном контакте подошвы фундамента с грунтом. Радиус деформаций варьировался от 1 до 15 км. Круглый фундамент проектировался жестким.

Результаты. При сравнении результатов двух расчётов можно увидеть, что расчёт при помощи PLAXIS выдает более низкие пиковые контактные давления (на 12…19 % ниже, чем при линейном решении) и несколько выровненную эпюру (отсутствуют бесконтактные участки).

Научная новизна и практическая значимость. Применение программного комплекса PLAXIS для расчёта круглых фундаментных плит в условиях подрабатываемых территорий позволяет более качественно смоделировать взаимодействие фундамента и неравномерно-деформируемого основания и получить экономический эффект, вследствие снижения пиковых напряжений.

UK: Мета. Задача розрахунку плитних фундаментів (на прикладі круглого фундаменту) на підроблювальній території складна і для отримання задовільного рішення необхідні аналіз та врахування величезної кількості факторів. Нормативні документи демонструють рішення даної задачі у лінійній формі, що лише приблизно описує процеси, що виникають. Проте, використання чисельних методів рішення (наприклад, методу скінчених елементів) може дозволити позбутися цього недоліку. При цьому велика кількість факторів вимагає використання комп’ютерних технологій для раціоналізації процесу розрахунку. Метою роботи є порівняння результатів розрахунку контактних напружень на підошві круглої фундаментної плити (лінійного розрахунку та розрахунку за допомогою ПК PLAXIS) при взаємодії з радіусоподібно деформованою основою, в результаті підземних виробок.

Методика. Для виконання поставленої задачі визначали розрахункові значення контактних напружень під підошвою круглої фундаментної плити споруди баштового типу при впливу радіусоподібних деформацій I÷IV груп. Розрахунок проводився для різних варіантів деформації:а) при кривизні випуклості та повним контактом підошви фундаменту з ґрунтом; б) при кривизні ввігнутості та повним контактом підошви фундаменту з ґрунтом; в) при кривизні випуклості та неповним контактом підошви фундаменту з ґрунтом; г) при кривизні ввігнутості та неповним контактом підошви фундаменту з ґрунтом. Радіус деформації варіювався від 1 до 15 км. Круглий фундамент проектувався жорстким.

Результати. При порівнянні результатів двох розрахунків можна побачити, що розрахунок за допомогою PLAXIS видає більш низькі пікові контактні тиски (на 12…19 % нижче, ніж при лінійному вирішенні) та дещо вирівняну епюру (відсутні безконтактні ділянки).

Наукова новизна та практична значимість. Використання програмного комплексу PLAXIS для розрахунку круглих фундаментних плит в умовах підроблювальних територій дозволяє більш якісно змоделювати взаємодію фундаменту та нерівномірно-деформованої основи та отримати економічний ефект внаслідок зниження значень пікових навантажень.

EN: Purpose. Slab foundation calculation problem (for example round slab foundation) on the undermined territories is difficult and we need to get analysis and inventory a huge amount of factors for receiving satisfactory solution. The guidelines show us solution of this problem with linear form. It`s describing occurred processes approximately. Numerical methods application (for example finite elements method) can remove this disadvantage. In this case, huge amount of factors need to use computer technologies for calculation rationalization. Comparison of the contact tensions calculation results (linear calculation and calculation with PLAXIS) on round foundation slab base with radial bended ground base on undermined territories was our aim.

Methodology. For this task execution we defined calculated values of contact tensions on round slab foundation base of tower-type building with radial bend I÷IV groups. Calculation was made for different type of deformation: a) convexity curvatures and full contact of foundation base with soil; b) concavity curvatures and full contact of foundation base with soil; c) convexity curvatures and not full contact of foundation base with soil; d) concavity curvatures and not full contact of foundation base with soil. Deformation radius varied from 1 to 15 km. Round foundation slab designed as rigid.

Originality. Comparison of two calculation can show us that the calculation with using PLAXIS gives us lower unfavorable contact tensions (12…19 % lower than linear solution) and aligned diagrams (non-contact zone is absent).

Practical value. PLAXIS using for round foundation calculation in case of undermined territories allow modeling round foundation slab interaction with non-uniform deformated base more qualitative.