Дослідження впливу методу моделювання основи плитного фундаменту на напружено-деформований стан конструкцій будівлі
Заголовок (англійською):
Research on the influence of the simulation method of the soil base of a slab foundation on the stress- strain state of building structures
Автор(и):
Кашоїда О.О.
Жук В.В.
Гаврилюк О.В.
Автор(и) (англ):
Kashoida O.O.
Zhuk V.V.
Gavrilyuk O.V.
Ключові слова (укр):
числове моделювання, напружено-деформований стан, коефіцієнти жорсткості основи, об’ємні скінченні елементи для моделювання ґрунтового масиву, плитний фундамент, згинальні моменти, напруження, переміщення
Ключові слова (англ):
numerical simulation, stress-strain state, soil base stiffness coefficients, volumetric finite elements for soil base simulating, slab foundation, bending moments, stress, displacement
Анотація (укр):
Робота присвячена дослідженню впливу методу моделювання ґрунтової основи плитного монолітного залізобетонного фундаменту на напружено-деформований стан підземних та надземних конструкцій. Виконано порівняння: 1) згинальних моментів у фундаментній плиті; 2) осідання фундаменту; 3) напружень в монолітних залізобетонних стінах підвалу; 4) згинальних моментів у плиті перекриття над підвалом; 5) напружень у стінових панелях типового (4-го) поверху; 6) горизонтальні переміщення парапетних стінових панелей; 7) витрачений час на розрахунок моделі.
Виявлено, що використання спрощеного підходу до числового моделювання, а саме використання моделі із коефіцієнтами жорсткості основи дозволяє отримати інформацію про напружено-деформований стан фундаментів та надземних конструкцій в рази швидше (орієнтовно в три рази) ніж при використанні імперичного підходу із застосуванням об’ємних скінченних елементів у якості ґрунтового середовища.
Досліджено, що використання моделі із коефіцієнтами жорсткості призводить до завищених величин переміщень, а саме: осідання фундаментів у 3,4 рази, а горизонтальних переміщень надземних конструкцій у 2 рази, в порівнянні із застосуванням моделей із об’ємним ґрунтовим масивом.
Виявлено, що згинальні моменти у фундаментній плиті при використання спрощеного підходу до числового моделювання будуть відрізнятися в межах 10 % від підходу із використанням об’ємних СЕ в якості основи.
Досліджено, що горизонтальні напруження у монолітних залізобетонних стінах підвалу відрізняються як кількісно так і якісно в залежності від методу моделювання основи. Вертикальні напруження у стінах підвалу при використанні коефіцієнтів жорсткості основи будуть більшими на 10 % ніж у моделях із використанням імперичного підходу.
Виявлено, щона величинузгинальних моментів у плиті перекриття над підвалом практично не впливає метод моделювання ґрунтової основи.
Виявлено, що горизонтальні напруження у стінових панелях типового (четвертого) поверху будуть меншими на 25 % при використанні моделі із коефіцієнтами жорсткості основи. Вертикальні напруження гарно корелюються між собою, незалежно від методу моделювання основи, різниця становить близько 2 %.
Анотація (англ):
The paper is devoted to the study of the influence of the simulation method of the soil base of a monolithic reinforced concrete slab foundation on the stress-strain state of underground and above-ground structures. A comparison is made of: 1) bending moments in the foundation slab; 2) foundation subsidence; 3) stress in monolithic reinforced concrete basement walls; 4) bending moments in the floor slab above the basement; 5) stress in wall panels of a typical (4th) floor; 6) horizontal displacements of parapet wall panels; 7) time spent on calculating the model. It has been established that the use of a simplified approach to numerical simulation, namely the use of a model with soil base rigidity coefficients makes it possible to obtain information on the stress-strain state of foundations and above-ground structures several times faster (approximately three times) than when using volumetric finite elements for the soil simulation. It has been studied that the use of a model with stiffness coefficients leads to overestimated displacement values, namely: foundation subsidence by 3.4 times, and horizontal displacements of above-ground structures by 2 times compared to the use of models with a volumetric soil massif.
It has been revealed that the bending moments in the foundation slab when using a simplified approach to numerical modeling will differ within 10% from the approach using volumetric FE as a basis.
It has been studied that horizontal stresses in monolithic reinforced concrete basement walls differ both quantitatively and significantly depending on the base modeling method. Vertical stresses in the basement walls when using foundation stiffness coefficients will be 10% greater than in models using the imperial approach.
It has been found that the bending moments in the floor slab above the basement are almost independent of the base modeling method. It was found that horizontal stresses in wall panels of a typical (fourth) floor will be 25% lower when using a model with foundation stiffness coefficients. Vertical stresses correlate well with each other, regardless of the soil basesimulating method, the difference is about 2%.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2025, номер 114
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2025, number 114
Мова статті:
Українська
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
05 Июнь 2025
Номер збірника:
Університет автора:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Литература:
- Носенко В.С. Вплив жорсткості несучих конструкцій будинку зі збірного залізобетону на напружено-деформований стан фундаментів із буроін’єкційних паль / В.С. Носенко, О.А. Кривенко // Основи та фундаменти : науково-технічний збірник / - Київ : КНУБА, 2020. - Вип. 40. - С. 48 – 57.
- Жупаненко І.В. Чисельний аналіз методів розрахунку ґрунтової основи та методів визначення коефіцієнтів постелі/ І.В. Жупаненко // Основи та фундаменти : науково-технічний збірник / - Київ : КНУБА, 2020. - Вип. 41. - С. 64 – 71.
- Горбунов-Посадов М.И. Расчетконструкций на упругомосновании / М.И. Горбунов - Посадов, Т.А. Маликова, В. И. Соломин. – М.:Стройиздат, 1984. – 679 с.
- ПастернакП.Л. Основы нового метода расчетафундаментов на упругомосновании при помощидвухкоэффициентов постели. – М.: Гос. Изд-во литературы по строительству и архитектуре, 1954. – 56 с.
References:
1. Nosenko V.S., Krivenko O.A. Vpliv zhorstkostі nesuchih konstrukcіj budinku zі zbіrnogo zalіzobetonu na napruzheno-deformovanij stan fundamentіv іz buroіn’єkcіjnih pal' (The influence of the stiffness of the load-bearing structures of a precast reinforced concrete house on the stress-strain state of foundations made of bored piles)/ V.S. Nosenko, O.A. Krivenko // Bases and Foundation. – 2020. – Issue 40. – p. 48 – 57. (in Ukrainian)2. Zhupanenko I.V.Chisel'nijanalіzmetodіvrozrahunkuґruntovoїosnovitametodіvviznachennyakoefіcієntіvpostelі (Numerical analysis of methods for calculating the soil base and methods for determining thesoil base stiffness coefficients) / I.V. Zhupanenko // Bases and Foundation. – 2020. – Issue 41. – p. 64 – 71.(in Ukrainian)3. Gorbunov-Posadov M.I., Malikova T.A., Solomin V.I (1984) Raschet konstrukcij na uprugom osnovanii (Calculation of structures on an elastic base), 679 p.4. Pasternak P.L. (1954) Osnovy novogo metoda rascheta fundamentov na uprugom osnovanii pri pomoshchi dvukh koehfficientov posteli (Fundamentals of a new method of foundations calculating on an elastic base using two soil base stiffness coefficients), 56 p.