Дослідження напружено-деформованого стану тривало обтиснених замоклих лесових основ фундаментів при їх тривалій експлуатації за допомогою математичного моделювання. Розробка методики визначення додаткових осідань ґрунту при реконструкції будівель.
Аннотация к работе
У той же час через дорожнечу нового будівництва чи його неможливість в умовах щільної міської забудови зростають обсяги реконструкції будівель і споруд. не достатньою вивченістю напружено-деформованого стану (НДС) замоклих лесових основ при тривалому обтисненні під підошвою фундаментів (відсутня як кількісна, так і якісна його оцінка; не визначений вплив підтоплення території на властивості ущільненої зони лесової основи); відсутністю методики розрахунку додаткових осідань основ при реконструкції будівель на тривало обтиснених ґрунтах. шляхом чисельного моделювання, в якому використовується пружно-пластична модель ґрунту, методом скінчених елементів (МСЕ) проаналізувати НДС замоклих лесових основ фундаментів при їх тривалій експлуатації; розробити інженерну методику розрахунку замоклих лесових основ фундаментів для проектування реконструкції будівель.За Г.І.Швецовим під підошвою фундаменту перші 15 років експлуатації будівлі переважає процес ущільнення ґрунтів, а після 20 років починає формуватись нова, більш міцна, структура через „старіння” лесу. Група 4 (ДБН В.3.1-1-2002) розглядає ефект ущільнення основи під фундаментом та час його експлуатації (недоліки ті ж, що і в попередньої групи). Методики групи 5 враховують ефект ущільнення основи для прогнозу наведених величин питомого зчеплення с та модуля деформації ґрунту Е (та ці підходи не поширюються на замоклі лесові основи). Для обґрунтування збільшення навантажень на основу при реконструкції будівель без підсилення фундаментів або зміцнення основ доцільно враховувати: зміну параметрів конструктивної схеми будівлі; первинну нормативну базу проектування; закономірності зміцнення природного та насипного ґрунтів відповідно від тривалого обтиснення під підошвою фундаменту і в результаті самоущільнення тощо. Відмінності модифікованої феноменологічної моделі ґрунту стосовно тривало обтиснених замоклих лесових основ полягають у наступному: немає необхідності врахування геометричної нелінійності ущільнення ґрунту на першому етапі моделювання; релаксації напруг у масиві після нього не відбувається, бо тиск на ґрунт від фундаменту зберігається; модель відбиває стан замоклого ґрунту при тривалому статичному тиску на нього (кінцевий тиск на ґрунт не перевищує 0,4 МПА; час витримки кожного ступеня тиску приймають як для умовної стабілізації деформацій 0,01 мм за 24 години; для визначення умови міцності граничні співвідношення дотичної й нормальної напруг для ґрунту досліджують випробуваннями на пряме зрушення у діапазоні нормальних напруг, аналогічному одноосьовому стисненню).При обтисненні замоклих лесових основ будівлями понад 10 років за співвідношення середнього тиску під підошвою фундаменту до розрахункового опору ґрунту природної структури р/R?0,65 внаслідок зменшення коефіцієнта пористості й виникнення нових водно-колоїдних звязків між частками утворюється зона ізотропного ґрунту з підвищеними величинами характеристик, товщина якої не перевищує половини ширини фундаменту і складає 0,35-0,50 м. Для оцінювання НДС тривало обтиснених замоклих лесових основ фундаментів за допомогою МСЕ і кроково-ітераційних процедур модифіковано деформаційну пружно-пластичну модель, відмінності якої від прототипу наступні: немає необхідності врахування геометричної нелінійності ущільнення ґрунту на етапі влаштування фундаменту та зведення будівлі; релаксації напруг у масиві після нього не відбувається; модель відбиває стан замоклого ґрунту при тривалому статичному тиску на нього; геометрична інтерпретація граничних співвідношень дотичної й нормальної напруг на октаедричних площадках відносно діагоналі простору головних напруг являє собою два паралельні конуси, внутрішній з яких відповідає ґрунту природної структури, а зовнішній - ґрунту після тривалого обтиснення. Для прогнозу зміцнення тривало обтиснених замоклих лесових ґрунтів і збільшення тиску на них доведено можливість підвищення точності оцінювання НДС таких основ у межах рішення вісесиметричної задачі МСЕ відповідно до розрахункових схем класу “Робота ґрунту з обмеженою можливістю його бічного витиснення з-під фундаменту”. Вона базується на методі пошарового підсумовування та враховує: закономірності зміцнення основи під фундаментом; визначення коефіцієнта вz, що бере до уваги відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі, за його міцністю; змінність модуля деформації в усьому діапазоні напруг, який сприймає основа. Результати досліджень реалізовані у вигляді “Рекомендацій з розрахунку замоклих лесових основ фундаментів будівель, які підлягають реконструкції”, що містять методику визначення розрахункового опору ґрунту й додаткових осідань основи при реконструкції будівель з урахуванням закономірностей утворення ущільненої зони під підошвою фундаментів й особливостей замоклих лесових ґрунтів, зміни параметрів існуючої конструктивної схеми споруди тощо, та на 14 обєктах реконструкції (7 надбудов, 4 перепрофілізації споруд та ін.).