CC BY
75
УДК 624.15.04:138
Ю. Л. ВИННИКОВ, М. О. ХАРЧЕНКО, В. I. МАРЧЕНКО (Полтавський нацюнальний те-хнiчний ушверситет iMeHi Юрiя Кондратюка)
РОЗРАХУНОК ФУНДАМЕНТНО1 ПЛИТИ СИЛОС1В НА АРМОВАН1Й СТОХАСТИЧН1Й ОСНОВ1
Визначено допустиму нер1вном1рн1сть завантаження двох зерносховищ силосного типу, що мають сш-льну фундаменту плиту на слабкш основi, при не перевищенш якого крен споруди буде в межах норм. З щею метою проведено чисельне моделювання напружено-деформованого стану (НДС) слабко! основи, яка армована вертикальними грунтоцементними елементами (ВГЦЕ), фундаментно! плити силосiв у просторо-вiй постановцi методом скiнчених елеменпв (МСЕ). При цьому застосована в якосп моделi грунту Hardening Soil Model (HSM) з параметрами, яш пвдбраш на базi натурних геодезичних спостережень за ось данням армовано! основи плити. Дана модель адекватно описуе НДС основи як на етапах завантаження, так i розвантаження.
1мггацшним моделюванням НДС армовано! ВГЦЕ основи фундаментно! плити МСЕ знайдеш статистич-m параметри осiдання та крену плити. На базi цих даних для рiвня надiйностi p = 0,9 пвдбрано мiнiмально
необхiдний процент армування основи ВГЦЕ (i = 19 %).
Ключовi слова: фундаментна плита, слабка основа, армування, оадання, крен, iмiтацiйне моделювання
Вступ
Одшею iз найважливiших проблем експлуа-тацп зерносховищ силосного типу е забезпе-чення осiдань i крену споруди в межах норма-тивних значень, особливо у складних iнженер-но-геолопчних умовах [1, 2]. З досвщу будiв-ництва зерносховищ на слабких грунтах автори рекомендують покращувати !х характеристики мiцностi та деформативностi армуванням ВГЦЕ [3-5]. Такий iнженерний захщ дае можливiсть зменшити абсолютнi середш осiдання та крен споруди, тобто тдвищити И експлуатацiйну надiйнiсть.
Постановка задачi
Грунтова основа в межах стиснуто! товщi фундаментно! плити являе собою випадкове поле зi стохастичними властивостями. Тому напруження та деформаци основ фундаментiв -це просторово-часовi випадковi поля, властиво-стi яких залежать вщ неоднорiдностi грунтового масиву, а також просторових i часових флук-туацiй зовнiшнiх навантажень i впливiв [4-21].
Влаштування ВГЦЕ ускладнюе аналiтичний опис iмовiрнiсного процесу деформування основи. Ще одшею проблемою являеться циктч-нiсть завантаження силошв, що призводить до постшно! змiни НДС основи i, в свою чергу, на iмовiрнiсний опис даного процесу. Тому для розв'язання дано! проблеми необхiдно створи-ти адекватну чисельну модель споруди та ар-мовано! основи з урахуванням випадкових ве-
личин (ВВ) характеристик грунту й елеменпв армування та виконати iмiтацiйне статистичне моделювання на всiх етапах зведення та екс-плуатацi! споруди.
Аналiз останшх дослiджень
Питаннями статистичного аналiзу та iмовiр-нiсного розрахунку при виршенш ряду геотех-нiчних задач займалися, G. Baecher, R. Bea, P. Bjerager, J. Christian, J. Duncan, G. Fenton, D. Griffiths, M. Harr, M. Huber, F. Kulhawy, S. Lacasse, B. Look, G. Meyerhof, N. Morgenstern, F. Nadim, K. Phoon, A. Rechenmacher,
K. Ronold, Tang, E. Vanmarke, T. Vick, R. Whitman, J. Won, T. Wu, та ш. [6-11]. Чисельш р> шення геотехнiчних задач за допомогою МСЕ з iмовiрнiсним пiдходом виконують S. Baars [12] G. Peschl, H. Schweiger, R. Pottler, R. Thurner, М. Hicks, H. Bakker, Р. Waarts [13-21].
Мета дослщжень
За мету роботи прийнято - виконати чисельне моделювання НДС армовано! основи плитного фундаменту силошв з урахуванням цик-лiчностi !х завантаження в iмовiрнiснiй поста-новцi для визначення критичних значень нерiв-номiрностi завантаження, при яких крен буде в межах норм. Для рiвня надшносп p = 0,9 пiдiбрати мшмально необхiдний процент армування основи ВГЦЕ.
© Винников Ю. Л., Харченко М. О., Марченко В. I., 2012
Об'ект дослщжень
Об'ектом дослiдження е зерносховище з 2 силосiв об'емом 24121 м3 кожен (20000 т зерна), яю являють собою цилшдричш емностi виготовленi зi сталевих лиспв хвилястого про-фiлю, що з'еднаш болтами (рис. 1, а, б). Мюце будiвництва - с. 1вювщ Прилуцького району Чершпвсько! областi. 1нженерно-геолопчш умови майданчика зведення силосiв (рис. 1, в) на глибину до 13 м характеризуються стисли-вими глинистими грунтами (табл. 1). а)
б)
в)
ршення влаштувати фундаментну плиту на ар-мованш ВГЦЕ основi на 12 м нижче И шдошви. Для забезпечення необхiдних характеристик мiцностi та деформативносп основи процент И армування склав приблизно 25 %. При цьому дiаметр ВГЦЕ прийнято 0,5 м, а !х крок - 0,9 i 0,95 м.
Згiдно з дослщженнями проф. М. Л. Зоценка та ш. [3] значення питомого зчеплення армова-ного масиву приймалось як середньозважене мiж характеристиками грунту та грунтоцемент-ну, а кута внутршнього тертя - не змшюва-лось. Розрахунковi значення модуля деформаци грунтоцементну прийнято Езс = 180 МПа, а питомого зчеплення - с6,с = 100 кПа. Розраховаш значення механiчних характеристик армовано-го грунтового масиву наведенi у табл. 2. Для рiвномiрноl передачi тиску на армовану основу мiж нею та плитою проектом передбачене вла-штування промiжноl подушки зi щебеню фрак-цл 20.. .40 мм товщиною 0,5 м.
Таблиця 2
Розраховаш значення мехашчних характеристик армованого Грунтового масиву основи
№ з/п Номер 1ГЕ Пито-ма вага грунту У, кН/м3 Пито- ме зчеплення с , кПа Кут внут-рш-нього тертя ф, град Модуль дефо-рмаци Е , МПа
1 1ГЕ-2 18,5 39,5 18 49,0
2 1ГЕ-3 19,4 35,0 21 50,8
3 1ГЕ-4 18,5 34,3 20 50,0
4 1ГЕ-5 19,0 35,8 22 51,5
На рис. 2 подано фотографш процесу влаш-тування армовано! основи спецiальним облад-нанням на майданчику будiвництва. Пщрядною органiзацiею проведено штамповi випробову-вання армовано! основи, результати яких вщ-повщають розрахованим (див. табл. 2).
Рис. 1. Загальний вигляд зерносховища силосного типу об'емом 24121 м3 кожен (20000 т зерна):
а) - фасад; б) - план на позначщ +0,800 [ розр1з по плитц в) - шженерно-геолопчний розр1з
Згiдно з аналiтичними розрахунками для зменшення абсолютних осiдань дано! споруди в цих iнженерно-геологiчних умовах прийнято
Рис. 2. Влаштування вертикальних грунтоцементних елеменпв на майданчику буд1вництва
Таблиця 1
Фiзико-мехашчш характеристики грунив
Номер шару Наймену-вання грунту Питома вага грунту у (кН/м3) Волопсть W Число пластич-ност I Показник текучосп Il Питоме зчеплення Cii (кПа) Кут внут-ршнього тертя фп (град) Модуль деформа-цц E (МПа)
1 Насипний грунт 15,0 - - - - - -/-
2 Суглинок з домшками оргашчних речовин 17,0 0,2 0,10 0,10 20 18 6
3 Суглинок 18,8 0,22 0,10 0,30 14 21 9
4 Суглинок 18,5 0,28 0,15 0,40 13 20 8
5 Суглинок 19,0 0,22 0,10 0,30 15 22 10
6 Сушсок 19,1 0,18 0,06 0,50 7 23 15
7 Глина 19,3 0,25 0,20 0,20 40 19 26
8 Суглинок 19,2 0,23 0,08 0,63 20 20 19
Результати дослщжень
Пiсля зведення конструкцiй зерносховища проведено первинне завантаження-
розвантаження силошв. Його виконують для рiвномiрного обтиснення конструкцш та основ силосiв, недопущення перекосiв споруди та пе-ренапружень !! окремих елементiв, забезпечен-ня найбiльш сприятливого режиму завантажен-ня.
Для контролю осiдань основи фундаменпв при первинному завантаженнi-розвантаженнi здiйснено геометричне швелювання III класу точностi. Осщання визначалося за марками, влаштованими за периметром споруди силосу (по чотири марки на кожному силош), у процес завантаження, а потiм - розвантаження. За результатами швелювання в подальшому досл> дженнi шдбиралися параметри сюнчено-елементно! просторово! моделi основи.
Результати чисельного моделювання
Чисельне моделювання НДС армовано! ВГЦЕ основи плитного фундаменту силошв виконано у програмному комплексi PLAXIS 3D FOUNDATION МСЕ в просторовш постановцi. Розрахункова схема конструкцн плити та !! основи вiдповiдаe положенням бущвельно! меха-нiки та механiки грунпв. При цьому в якостi моделi грунту прийнято HSM з параметрами, яю пiдiбранi за результатами натурних геоде-зичних спостережень за осщанням армовано!
основи фундаментно! плити. Дана модель адекватно описуе НДС основи як на етапах завантаження, так i розвантаження. На рис. 3 наведено графши осщань основи при первинному за-вантаженш (на 50 %) й розвантаженш за дани-ми геодезичних спостережень i чисельного моделювання.
0.00
-0.50
-1.00
S -1.50 о
3 -2.00 =
сз
4 -2.50 "и
с -3.00
-3.50
5 "И1( 0 1! 0 2С 0 2! 0 3(
Спостереження
» Сил ос 1,1 -•-Силос 1.2 —А—моделювання 1,1 —и—длоделюеання 1.2
Рис. 3. Графши оадань основи в часi за даними геодезичних спостережень i моделювання
Для застосування моделi HSM необхвдно за-дати сiм основних вихщних параметрiв: ф - кут внутршнього тертя; c - питоме зчеплення; у - кут дилатансп; E[0 - ачний модуль дефор-мацп при напруженнi, що дорiвнюе половиш руйнуючого (рис. 4); E0fd - компресшний модуль деформацi!; Eruf - модуль деформацл за гiлкою вторинного завантаження (прийнято EUf = 3E0fd за даними геодезичних спостережень); m - пока-
зник жорсткосп гiперболiчноï функцiï (штенсив-тсть змiцнення грунту).
Для умов одометра використано наступне сшввщношення мiж напруженнями та дефор-мацiями моделi:
Eoed = Er0fd ■ (а / pref )m
(1)
де preJ - тиск, 100 кПа; m = 0,8 (за геодезич-ними спостереженнями).
Рис. 4. Загальний вигляд залежносп вертикальноï' деформацiï' е ввд дев1атора напружень | а1 — а31 для HSM
На рис. 5 наведена залежшсть осiдання ос-нови силошв вiд часу (при повному ïx заванта-женнi) за чисельним моделюванням.
Осщання, см
..........\
Таблиця 3
Bii\i.ini данi для ÏMOBÏpHÏCHoro розрахунку армо-вано'1 основи фундаменту силомв
Найменування характеристики Закон розпо-длу Статистичт параме-три
стандарт коефщь ент варь ацц, %
Модуль деформаци грунту, МПа Логарифм1ч-но нормаль-ний * 15
Модуль деформаци грунтоцемент-ну, МПа Нормальний 27 15
Завантаження силосу, кПа Нормальний ** 30
Примiтка. * - прийнято за табл. 1; ** - змшний, осшльки циклiчне завантаження; приймалося за [1]
Iмовiрнiсний розрахунок ускладнений великою кшьюстю ВВ - характеристики деформа-тивностi всix шарiв основи, модуль деформаци грунтоцементну, циклiчне завантаження кожного силосу. Тому для його спрощення можли-во за дослщженнями [3] модуль деформацiï стиснуто1' товщi армовано1' основи приймати як середньо виважений зi статистичними параметрами, що визначалися аналiтично на основi фо-рмули (2):
E = ( Es ■ Vs + Esc ■ Vsc )/V
(2)
0 50 100 150 200 250
Час, дн1
Рис. 5. Граф1ки розвитку освдань основ двох силоав у час за моделюванням
Результати 1м1тацшного моделювання
Завершальний етап дослщжень - iмiтацiйне чисельне моделювання. Тобто, враховувалася про-сторова неоднорщнють властивостей основи та елеменпв ïï армування, випадкова природа цикль чного завантаження силоав. Статистичнi парамет-ри вхвдних ВВ визначались експериментально на базi лабораторних i польових дослщжень, а також з аналiзу лггературних джерел за даним напрямком (табл. 3).
де E - середньозважений модуль деформаци; Es, Esc - модулi деформацiï грунту та грунтоцементну вiдповiдно; Vs, Vsc - об'еми грунту та грунтоцементну в армованому масивi загаль-ним об'емом V.
У результатi такого тдходу визначено, що розподiл ВВ модуля деформаци армованого масиву близький до нормального, коефщент варiацiï складае 15 %.
Для уникнення велико1' кiлькостi iтерацiй при iмiтацiйному чисельному моделюваннi МСЕ використано Point Estimate Method (PEM) [7, 12, 13]. Принцип даного тдходу зображено на рис. 6.
У нашому випадку одночасно варiювали фак-тори: 1) модуль деформацiï шарiв стиснуто1' товщi армовано1' основи Е; 2) завантаження силосу № 1; 3) завантаження силосу № 2. При рiзниx комбша-щях ВВ виконувалось чисельне моделювання та визначались осщання основи i крен плити на рiз-них етапах експлуатацiï силоив (первинне заван-таження-розвантаження, наступнi серп заванта-ження-розвантаження).
Ocùuiuui S. см
Р03П0ДШ BHXÛIHOÏ внпадково! велнчннн
Рис. 8. Розподiл ВВ оадання армовано! основи фундаментно! плити силоав за результатами iмiтацiйного розрахунку МСЕ
Рис. 6. Iлюстрацiя принципу iмовiрнiсного розрахунку за методикою PEM
На рис. 7 наведено деформовану сюнчено-елементну просторову штку розрахунково! мо-дел1 на одному з етатв !м!тац1йного моделювання за PEM.
ео
i Î0 т
G 40
¡0 10
Сервдие зычяш« S.70 — График шпьн«:т1 posnoaùry sa РЕМ
Мелима SM
Мода 2.81 -•-Ъггегральный %
Стянпртж нюпа an J,98
X«
Егсцес ■Й.17
Аишпрш -о.сн /
[КГфШП 10.91 /
МММуЫ ¡>,09/
Млхсимум 11.00
Рис. 7. Деформована скшчено-елементна просторову сита розрахунково! моделi на одному з еташв iмiтацiйного моделювання за PEM
З отриманими ВВ осщання основи та крену фундаментно! плити виконували статистичну обробку (будували розподши ВВ i визначали статистичш параметри). Розподш i статистичнi параметри ВВ осщання армовано! основи фундаментно! плити шсля первинного завантаження i розвантаження за результатами iмiтацiйно-го чисельного розрахунку наведено на рис. 8. Розподш i статистичш параметри ВВ крену фундаментно! плити наведено на рис. 9 (значення крену помножеш на 104).
При наступних завантаженнях силошв абсо-лютш осiдання основи збiльшуються, та мають явний затухаючий характер. При цьому !мов!р-нiсть вiдмови за критерieм осiдання не переви-щуе 0,001, а за крит^ем крену - 0,07.
0.10 Г 1 ' 4.10 fi.lO 4.10 10.10
KptK, 'II IV АД. X И J
Рис. 9. Розпод1л ВВ крену фундаментно! плити силос1в за результатами 1мггацшного розрахунку МСЕ (значення крену помножен! на 104)
На базi отриманих за iмiтацiйним моделю-ванням статистичних даних осiдання армовано! основи та крену фундаментно! плити визначено !мов!ршсть вщмови i безвiдмовноï роботи конс-трукцп за критерiями абсолютного осщання (рис. 10) та крену залежно вщ проценту арму-вання слабко! основи ВГЦЕ. За !мгшцшним мо-делюванням отримано, що !мов!ршсть вщмови за критерieм крену у залежносп вщ проценту армування (15...25 %) слабко! основи ВГЦЕ ко-ливалася вщ 0,03 до 0,05. 1.00 о.и
О 80 о 7а 060 0.« О 40 010 0 30 0 10
0.99
0.7]
-•-iMOHijjHicib atiuoHH
-•-iMOBLpiricTb C«hl3Mobuoï робота
0.29
O.Ol
1 22 24 21
Процент армування оснонн ИГЦЕ, '
Рис. 10. 1мов1ршсть вщмови та безвщмовно! роботи споруди за критер1ем абсолютного оадання залежно вщ проценту армування основи
3 pnc. 10 BugHo, ^o gna 3a6e3neneHHa piBHa HagiHHocTi 6e3BigMoBHoi po6oTH p = 0,9 3a Kpu-TepieM ocigaHHa ochobh Ta KpeHy ^yHgaMeHraoi nnHTH gocTaTHiH пpоцeнт apMyBaHHa 19 %.
Bhchobkh goemg^ehb
O^e, gna nucenbHoro MogenK®aHHa H^C oc-hob nnuTHux ^yHgaMeHTiB cunociB go^nbHo bhko-pucTOByBaTH b aKOCTi Mogeni rpyHTy HSM, ocKinbKH BOHa KopeKTHO onucye aK eTanu 3aBaHTa^eHHa, TaK i po3BaHTa^eHHa. npu MogenK>BaHm TaKO^ gopenHo BpaxoByBaTH mBHgKicTb 3aBaHTa^eHHa cunociB. npu goTpuMaHHi gaHHx peKoMeHga^H geTepMiHoBaHe HucenbHe MogenroBaHHa nepBHHHoro 3aBaHTa^eHHa-po3BaHTa^eHHa 6nH3bKo cniBnagae 3 pe3ynbTaTaMH reoge3HHHHx cnociepe^eHb 3a ocigaHHaMH ochobh 4>yHgaMemiB cunociB.
flna nepexogy Big geTepMiHoBaHHx po3paxyHKiB go iMOBipHicHux cnig MaTH cTaracraHHy 6a3y BB BnacTHBocTeM ochobh Ta eneMemiB ii apMyBaHHa (cTOxacTHHHa ocHOBa), a TaKO^ 3aBaHTa^eHHa cu-nociB. 3a BigcyTHocTi цнx gaHux MO^nuBO BHKopu-cTaTH gocBig aBTopiB cTairi.
flna iMna^HHoro MogenK®aHHa H^C apMOBaHOi ochobh MCE gоцinbно BHKopHcTOByBara PEM. B gamn po6oTi npu ogHonacmH Bapia^i Mogyna ge-4>opMa^i' mapiB cTHcHyroi TOB^i apMOBaHOi' ochobh i 3aBaHTa^eHHa cunociB OTpuMaHO po3noginu Ta cTaTucTHHHi napaMeTpu BB ocigaHHa h KpeHy. Ui gaHi BH3Hananuca npu цнкniнннx 3aBaHTa^eHHax cunociB.
3a pe3ynbTaraMH iMna^HHoro MogenroBaHHa gonycTHMa HepiBHOMipHicTb 3aBaHTa^eHHa cunociB 3i cninbHoro ^yHgaMeHTHoro nnuroro Ha apMoBamn ocHOBi cKnagae 20 %. npu цbомy iMOBipmcrb Big-mobh cnopygu 3a KpurepieM rpaHHHHo gonycTHMo-ro KpeHy ^yHgaMeHTHOi nnHTH i = 0,002 6yge Me-Hme 0,01. Ha 6a3i pe3ynbTaTiB iMna^HHoro Moge-nK®aHHa MCE 3a PEM gna piBHa HaginHocri p = 0,9 nigi6paHO MiHiManbHO Heo6xigHHH npo-цeнт apMyBaHHa ochobh BrUE (i = 19 %).
iHcipyMeHT iMOBipHicHoro aHani3y b nporpaMHHx KOMnneKcax, ^o peani3yK>Tb MCE, 6e3yMOBHO e ko-phchhmh gna MO^nuBocii nigBH^eHHa HaginHocri pimeHHa reoTexHMHHx 3agan.
CnHCOK BHKOPHCTAHHX fl^EPEH
1. ^BH B.2.2-8-98. nignpueMcTBa, 6ygiBni i cnopygu no 36epiraHHM Ta nepepo6m 3epHa [TeKcT]. - K.: MiHperioH6yg YKpaiHH, 2009. - 39 c.
2. flBH B.2.1-10-2009. Ochobh Ta $yHgaMenm cno-pyg [TeKcT]. - K.: MiHperioH6yg YKpaiHH, 2009. -104 c.
3. 3o^hko, H. H. 3aKpenneHue ocHoBaHHH ^Merna-цнeн 6ypocMecuTenbHMM MeTogoM [TeKcT] /
H. H. Зoцeнкo, H. H. Hap^Ba, B. H. MapneHKo // TeoTexHUHecKHe npo6neMbi MeranonucoB: Tp. Me^gyHap. koh$. no reoTexHHKe, T. 5. - M.: nH «reopeKoHCTpy^ua», 2010. - C. 1781-1788.
4. bhhhhkob, ro. H. ^ucneHHMH pacneT apMupoBaH-Horo ocHoBaHHa b BepoaTHocraon nocTaHoBKe [TeKcT] / ro. H. Bhhhhkob, M. A. XapneHKo, B. H. MapneHKo // ^ucneHHbie Merogbi pacneTOB b npaKTHHecKon reoTexHHKe: c6. cTaTeH Hayn.-TexH. koh$. / Cn6rACy. - C-n6:, 2012. - C. 86-93.
5. Bhhhhkob, ro. H. iMoBipHicHHH aHani3 Hanpy^e-Ho-ge$opMoBaHoro cTaHy apMoBaHoi ochobh MeTogoM cKiHHeHHx eneMeHTiB [TeKcT] / ro. H. Bhhhhkob, M. O. XapneHKo, B. I. MapneH-ko // PecypcoeKoHoMiHHi MaTepianu, кoнcтpyкцil, 6ygiBni Ta cnopygu: 36. HayK. np. / HYBrn. - Pi-BHe, 2012. - Bun. 23. - C. 555-562.
6. Won, J. A probabilistic approach to estimate one dimensional consolidation settlements [TeKcT] / J. Won // Proc. of the 17th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Olex-andria, 2009. - P. 2012-2015.
7. Fenton, G. Probabilistic Methods in Geotechnical Engineering [TeKcT] / G. Fenton. - Utah, 1997. - 96 p.
8. Wang, Y. Study on autocorrelation model and reduction function of variance of soil random field [TeKcT] / Y. Wang, B. Wang // Proc. of the 1st Intern. Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR2007). - Shanghai, 2007. -P. 265-272.
9. Pereira, C. Shallow Foundation Design through Probabilistic and Deterministic [TeKcT] / C. Pereira & L. Caldeira // Proc. of the 3rd Intern. Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR2011). -Munich, 2011. - P. 199-207.
10. Xue, J. Reliability analysis of shallow foundations subjected to varied inclined loads [TeKcT] / J. Xue & D. Nag // Proc. of the 3rd Intern. Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR2011). - Munich, 2011. - P. 377-384.
11. Kisse, A. A Consistent Failure Model for Probabilistic Analysis of Shallow Foundations [TeKcT] / A. Kisse // Proc. of the 3rd Intern. Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR2011). - Munich, 2011. - P. 385-392.
12. Baars, S. Adaption of finite element models for probabilistic design [TeKcT] / M. A. Deptula, E. Dembicki, Ph. Gotteland // Proc. of the 11rd Baltic Sea Geotechnical Conf. «Geotechnics in Maritime Engineering». - Gdansk, Poland, 2007. - P. 683-689.
13. Haldar, A. Reliability Assessment Using Stochastic Finite Elements Analysis [TeKcT] / A. Haldar, S. Mahadevan. - New York: John Wiley, 2000. -220 p.
14. Stefanou, G. The stochastic finite element methods: past, present and future [TeKcT] / G. Stefanou // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. - Vol. 198, № 9-12, 2009. -P. 1031-1051.
15. Peschl, G. Reliability analysis in geotechnics with deterministic finite elements - a comparison of two methods [TeKCT] / G. Pechl, H. Schweiger // Proc. of 5th European Conf. on Numerical Methods in Geote-chanical Engineering (NUMGE 2002). - Paris, France, 2002. - P. 229-304.
16. Stein, E. Adaptive finite element analysis and modeling of solids and structures. Findings, problems and trends [TeKcr] / E. Stein, M. Ruter, S. Ohnimus // Inter. Jurnal for Numerical Methods in Engineerings. - 60 (1), 2004. - P. 103-138.
17. Sudret, B. Stochastic Finite Elements Methods and Reliability. A state-of-the-Art Report [TeKcr] / B. Sudret, A. Kiureghian. - Berkeley: Civil and Environment Engineering University of California, 2000. - 173 p.
18. Fredlund, M. Finite elements stochastic analysis [TeKcr] / M. Fredlund // Proc. of 57th Canadian
Geotechanical Conf. and 5th Joint IAH-CGS Conf.
- Quebec, Canada, 2004. - Р. 201-206.
19. Beacher, G. Reliability and statistics in geotechnical Engineering [Текст] / G. Beacher, J. Cristian.
- New York: John Wiley, 2003. - 619 p.
20. Phoon, K. Reliability-based design in geotechnical engineering. Computions and applications [Текст] / K. Phoon. - New York: Taylor & Francis, 2008. -530 p.
21. Manjuprasad, M. Adaptive Random Field Mesh Refinementsin Stochastic Finite Element Reliability Analysis of Structures [Текст] / M. Manjuprasad, C. Manohar // CMES: Tech. Science Press, 2007. -V. 19. - Р. 23-54.
Надшшла до редколеги 02.07.2012. Прийнята до друку 24.07.2012.
Ю. Л. ВИННИКОВ, М. А. ХАРЧЕНКО, В. И. МАРЧЕНКО (Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка)
РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТЫ СИЛОСОВ НА АРМИРОВАННОМ СТОХАСТИЧЕСКОМ ОСНОВАНИИ
Определена допустимая неравномерность загрузки двух зернохранилищ силосного типа, которые имеют общую фундаментную плиту на слабом основании, при не превышении которой крен сооружения будет в пределах норм. С этой целью проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) слабого основания, которое армировано вертикальными грунтоцементными элементами (ВГЦЭ), фундаментной плиты силосов в пространственной постановке методом конечных элементов (МКЭ).При этом использована в качестве модели грунта Hardening Soil Model (HSM) с параметрами, подобранными на базе натурных геодезических наблюдений за осадками армированного основания плиты. Данная модель адекватно описывает НДС основания как на этапах загрузки, так и разгрузки.
Имитационное моделирование НДС армированного ВГЦЭ основания фундаментной плиты определены статистические параметры осадки и крена плиты. На базе этих данных для уровня надежности p = 0,9 подобрано минимально необходимый процент армирования основания ВГЦЭ (i = 19 %).
Ключевые слова: фундаментная плита, слабое основание, армирование, осадка, крен, имитационное моделирование
Y. L. VYNNYKOV, М. O. KHARCHENKO, V. I. MARCHENKO (Poltava National Technical University named in honor Yuri Kondratyuk)
DESIGN OF FOUNDATION PLATE OF GRAIN SILAGE ON REINFORCED STOCHASTIC SOIL BASE
It is determined the allowable irregularity loading of two grain silage, which have a common foundation plate on the weak soil base, while not exceeding a heeling building will be within the rules. For this purpose the numerical modeling of tensely-deformed state (TDS) of weak soil base, which reinforced by vertical soil-cement elements (VSCE), foundation plate of grain silage by 3D finite element method (FEM) was done. It used as a soil model the Hardening Soil Model (HSM) with parameters, which selected on the field geodetic observations by settlements of reinforced soil base of plate. This model adequately describes the TDS of soil base as on the stages of loading and unloading.
It is found the statistical parameters of settlements and heeling of foundation plate by statistical simulation of TDS of reinforced soil base by VSCE. For reliability level p = 0,9 the minimum required percentage of reinforcement soil base by VSCE is chosen (i = 19 %) using these data.
Keywords: foundation plate, weak soil base, reinforcement, settlements, heeling, statistical simulation
