К.п.н. Тулохонова И.С.

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, Российская Федерация

МОДЕЛЬ ГРУНТА И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОГО ОСНОВАНИЯ

 

В стремительно развивающихся и динамично изменяющихся условиях инфокоммуникационной среды, применение информационных технологий в сфере строительной деятельности обуславливает поиск новых подходов, как в целом к процессам моделирования различных элементов строительных конструкций и сооружений, так и автоматизации их расчетных показателей. В этих условиях становится актуальной задача интеграции модулей системы строительных элементов в разные программные среды, базирующиеся на одной платформе и образующие мобильные подсистемы единой информационной системы. Одной из таких подсистем является модель грунта и расчет основания инженерных сооружений.

Существующие в настоящее время подходы формирования моделей грунтов, как правило, базируются на корреляционных моделях компрессии и консолидации, образцов грунта, испытываемых в лабораторных условиях. На практике для визуальной оценки результатов лабораторных консолидационных испытаний образцов чаще используется полулогарифмическая система координат. Эта схема нередко применяется для определения времени завершения интенсивной части консолидации образца [1; 2].

На рис.1 приведены графики компрессионного сжатия образцов некоторых грунтов, построенные с помощью корреляционных моделей, численные значения параметров которых были определены по экспериментальным данным, представленные в работе [1]. Наряду с нелинейной моделью Кулона-Мора, основанной на параметрах грунта, которые хорошо известны в инженерной практике были рассмотрены модели, относящиеся к классу напряженного состояния грунта, основные показатели которых представлены в работах Н.М. Герсеванова, В.А. Флорина, Ю.К. Зарецкого, З.Г. Тер-Мартиросяна и др. Обобщая их и учитывая, что грунт –многокомпонентная система, изменяющая во времени, используется как основание, среда или материал в строительстве, дополнительно к модели Кулона-Мора в качестве основной предлагается упругопластическая гиперболическая модель, придающая новое свойство упрочняющего грунта, обуславливающее процесс его образования.

Рис. 1. Графики компрессионного сжатия образцов некоторых грунтов

 

В формировании реологической модели грунта и представлении результатов корреляционной обработки показателей, критериев оптимизации данных используется технология автоматизированного расчета параметров программного комплекса «Мономах» и их системная интеграция в программные среды, базирующиеся на общей платформе.

В частности при решении задачи расчета параметров упругого основания было принято использовать два вида расчета оснований: по несущей способности и деформации. В принципе эта же концепция имеет место в механике прочности бетона и металла [2].

В нашем случае так же идет процесс совершенствования расчета путем введения различных коэффициентов учета и уточнения факторов, влияющих на расчетные схемы. Последний вид расчета тремя методами для уточнения упругого основания представлен описываемым данной статьей подходом к формированию модели грунта. Выполнение расчета параметров упругого основания предполагает использование методов, базирующихся на определении значения коэффициента постели.

Метод 1. За основу принято значение коэффициента постели С₁ в расчетной точке с координатами (x,y), описанное в работе [1] и определяемое формулой:

                                                 (1)

Метод 2. Значение коэффициента постели С₂ в расчетной точке с координатами (x, y) определяется по формуле:

 ,                                                               (2)

где q – значение равномерно распределенной нагрузки в расчетной точке с координатами (x, y).

Метод 3. Значение коэффициента постели С₁ в расчетной точке с координатами (x,y) определяется как и в методе 1 по формуле (1) с той разницей, что при определении среднего модуля деформации E₀ учитывается поправочный коэффициент K_j.

                                           (3)

Такой же коэффициент вводится и при определении осадки:

                                                        (4)

Принято, что коэффициент K изменяется от 1 до 10 по закону квадратной параболы  в пределах сжимаемой толщи H_c. Возможен ввод коэффициента нечеткости для количественной и качественной оценки результатов расчета и использование программно корректирующего расчета Лагранжа.

Предлагаемые методы расчета грунтового основания позволяют с использованием компьютерных технологий разработать многомерные модели основания с расчетными значениями характеристик грунта, обуславливая тем самым использование динамических методов разработки моделей грунтов в совершенствовании технологического процесса для строительных сооружений.

 

Список использованных источников:

1. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов / Н.Н.Маслов. – М.: Высшая школа, 1982. – 511 с.

2. Терцаги К. Теория механики грунтов / К.Терцаги. – М.: Стройиздат, 1961. – 507 с.

3. Возможности Plaxis v.9.0 [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://www.nipinfor.ru/plaxis_2d.