Система ГРУНТ реалізує обчислення параметрів жорсткості грунтового і пальового підстав відповідно до моделей грунту Вінклера і Пастернака.
Для опису майданчика будівництва в графічному режимі задається база характеристик грунту (ІГЕ), вказуються координати та відмітки гирла свердловин, а також характеристики шарів грунту в кожній свердловині (Рис. 1).
Рис.1. Завдання характеристики грунтів
На підставі цих даних формується просторова модель грунту. а за відмітками усть свердловин вибудовується рельєф денної поверхні. При цьому передбачається, що рельєф є досить гладким (Рис. 2). Контроль заданих параметрів може здійснюватися за допомогою відображення геологічних розрізів, які вишиковуються уздовж відрізка прямої, проведеної в будь-якому місці заданої майданчики будівництва.
Рис.2. Просторова модель грунту
На заданій майданчику будівництва розташовуються довільні полігональні контури фундаментів і / або пальових ростверків проектованих споруд, а також контури фундаментів існуючих будівель. Задаються також параметри ростверків і паль.
У межах кожного контуру задаються навантаження, що додаються в рівні позначки підошви відповідного фундаменту (Рис. 3). Навантаження можуть бути задані і в довільному місці майданчика. Допускаються наступні види навантажень - зосереджені сили і рівномірно розподілені навантаження по всій області довільно окресленого контура.
Зовнішня навантаження на фундамент палі може бути розподілена по декількох рівнях уздовж довжини паль, що дає можливість більш точно моделювати спільну роботу паль з ґрунтом. Повне навантаження в грунтах регулюється трьома коефіцієнтами. Коефіцієнт К1 відповідає частці навантаження, що приходить на рівень підошви ростверку. Коефіцієнт К2 відповідає частці навантаження, яке діє вздовж довжини паль. Крім того, частка навантаження уздовж паль (К2) може бути ще рівномірно розбита на кілька низхідних підрівнів. Коефіцієнт К3 відповідає частці навантаження, що приходить на рівень п'яти паль в грунт. Сума цих коефіцієнтів має дорівнювати одиниці.
Рис.3. Завдання навантажень на підставу
Система виконує наступні операції:
-
- визначення полів осад грунтового і пальового підстав для існуючих і проектованих будівель відповідно до заданих навантаженнями і інженерно-геологічними умовами грунтів;
- визначення кордону стисливої товщі відповідно до умов різних нормативів;
- обчислення коефіцієнтів ліжку пружного (грунтового) підстави С1 і С2 відповідно до моделей грунту Вінклера і Пастернака;
- обчислення різниць осад, а також перекосів фундаментів існуючих будівель з урахуванням впливу проектованих споруд.
Для виконання обчислень проводиться тріангуляція областей, обмежених заданими контурами. У вузлах тріангуляції, кроком якої можна управляти, обчислюються всі необхідні параметри.
Обчислення осад S проводиться методом пошарового підсумовування з використанням схеми лінійно-деформованого півпростору (завдання Буссінеска) (Рис.4).
Рис.4. Ізополя осад і епюра вертикального напруги
Досягнення межі стисливої товщі HС регулюється виконанням умови # 963; zp = k * # 963; zg за допомогою задається коефіцієнта глибини стисливої товщі k.
Обчислюються наступні складові:
де
-
Ei - модуль деформації i-го шару грунту по гілці первинного навантаження;
Eei - модуль деформації i-го шару грунту по гілки вторинного навантаження;
за замовчуванням Eei = Ei;
# 963; zp, i - напруга в i -тому шарі грунту від зовнішнього навантаження;
# 963; zy, i - напруга в i -тому шарі від власної ваги грунту, вийнятого з котловану;
n - кількість підшарів грунту від підошви фундаменту до глибини стисливої товщі HС.
Якщо власна вага грунту на рівні підошви більше середнього тиску під підошвою, то осаду S = 0.8 * W3. інакше осаду S = 0.8 * (W1 + W2).
Для обчислення коефіцієнтів ліжку використовуються усереднені (в межах зафіксованої глибини стисливої товщі HС) значення модуля деформації EГР і коефіцієнта бокового розширення mгр. Ці значення обчислюються за формулами.
Коефіцієнт ліжку С1 обчислюється трьома методами.
Метод 1. Коефіцієнт ліжку С1 обчислюється на підставі усереднених значень EГР і mгр за формулою:
Метод 2. Коефіцієнт ліжку С1 обчислюється за формулою Вінклера:
q - середній тиск під підошвою фундаменту.
Метод 3. Для визначення коефіцієнта постелі С1 використовується формула методу 1. Відмінність полягає в тому, що для визначення усередненого модуля деформації ЕГР3 вводиться поправочний коефіцієнт u до величини модуля деформації i-того подслоя. Цей коефіцієнт змінюється від u1 = 1 на рівні підошви фундаменту до un = 12 на рівні вже обчисленої кордону стисливої товщі. Прийнято, що коефіцієнт u змінюється за законом квадратної параболи:
Крім того, приймається, що додаткове вертикальне напруга по глибині розподілено рівномірно. тоді
Суть методу 3 викладена в роботах і полягає в тому, що в дійсності модуль деформації грунту по глибині наростає. Чи не облік цього факту призводить до невиправдано завищених значень осад, а, отже, і до заниженими значеннями коефіцієнта ліжку С1.
Для методів 1 і 3 коефіцієнт ліжку С2 обчислюється за формулою:
Для методу 2 коефіцієнт ліжку С2 не вирахував.
За результатами роботи програми виконується побудова полів осад, кордонів стиснутої товщини, коефіцієнтів ліжку Пастернака і Вінклера. Виконується побудова епюр вертикальних напружень в будь-якій точці прикладеного навантаження (Рис. 4, 5).
Рис.5. Епюра вертикального напруги при різному розподілі навантаження уздовж паль
Розрахунок опади пальового фундаменту, як умовного, строго відповідно до норм виконується при K1. K2 = 0 і K3 = 1.
Якщо зовнішнє навантаження на фундамент палі задана на кілька рівнів, то епюра напружень від неї матиме ступінчастий вигляд, що відображає рівні додатка відповідних часток навантаження. Так на Рис. 5-а показана епюра вертикального напруги при К1 = 0. К2 = 0. К3 = 1. На Рис. 5-б показана епюра вертикального напруги при К1 = 0.05. К2 = 0.9. К3 = 0.05. Причому, К2 розбитий ще на 10 підрівнів (кількість підрівнів може змінюватися за бажанням користувача). На Рис. 5-в показана епюра вертикального напруги при К1 = 0.1. К2 = 0.6. К3 = 0.3.
За результатами обчислення осад надається можливість обчислення їх різниць між існуючими і проектовані фундаментами. Визначаються також перекоси фундаментів існуючих будівель, що виникають від проектованих споруд (Рис. 6). Перекоси обчислюються між парами точок, заданих користувачем.
Рис.6. Таблиці осад і перекосів
ВИСНОВКИ. Система грунт дозволяє виробляти експертну оцінку осад, кренів і перекосів споруд, як на природному, так і на пальовій підставі і оцінювати вплив проектованих нових будівель на існуючу навколишню забудову.