Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів
Актуальність питань щодо можливості будівництва на ділянках зі слабкими ґрунтами, які займають значні території України, зумовлює необхідність розробки й застосування заходів щодо посилення міцності слабких ґрунтів як основ для фундаментів. У статті наведено результати дослідження роботи армованої г...
Збережено в:
Дата: | 2018 |
---|---|
Автори: | , , , |
Формат: | Стаття |
Мова: | Ukrainian |
Опубліковано: |
Інститут гідромеханіки НАН України
2018
|
Назва видання: | Гідродинаміка і акустика |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174292 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів / А.І. Білеуш, В.Л. Фрідріхсон, О.І. Кривоног, В.В. Кривоног // Гідродинаміка і акустика. — 2018. — Т. 1, № 3. — С. 249-267. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-174292 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1742922021-01-12T01:26:26Z Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів Білеуш, А.І. Фрідріхсон, В.Л. Кривоног, О.І. Кривоног, В.В. Актуальність питань щодо можливості будівництва на ділянках зі слабкими ґрунтами, які займають значні території України, зумовлює необхідність розробки й застосування заходів щодо посилення міцності слабких ґрунтів як основ для фундаментів. У статті наведено результати дослідження роботи армованої геосинтетичними матеріалами ґрунтової конструкції фундаментної подушки для укріплення слабких основ під фундаментами споруд. Актуальность вопросов, касающихся возможности строительства на участках со слабыми грунтами, занимающими значительные территории Украины, обуславливает необходимость разработки и применения мер по усилению прочности слабых грунтов как оснований для фундаментов. В статье приведены результаты исследования работы армированной геосинтетическими материалами грунтовой конструкции фундаментной подушки для укрепления слабых оснований под фундаментами сооружений. Topical issues concerning possible construction in the areas with low load-bearing capacity soils occupying a large part of Ukraine call for the design and implementation of the measures to enhance the strength of soft soils as a foundation basis. The paper deals with the results of the study of the work of a ground construction of a foundation cushion reinforced with geosynthetic materials to strengthen the weak bases under the foundations of the structures. 2018 Article Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів / А.І. Білеуш, В.Л. Фрідріхсон, О.І. Кривоног, В.В. Кривоног // Гідродинаміка і акустика. — 2018. — Т. 1, № 3. — С. 249-267. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 2616-6135 DOI: doi.org/10.15407/jha2018.03.249 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174292 624.131:624.137.2 uk Гідродинаміка і акустика Інститут гідромеханіки НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Ukrainian |
description |
Актуальність питань щодо можливості будівництва на ділянках зі слабкими ґрунтами, які займають значні території України, зумовлює необхідність розробки й застосування заходів щодо посилення міцності слабких ґрунтів як основ для фундаментів. У статті наведено результати дослідження роботи армованої геосинтетичними матеріалами ґрунтової конструкції фундаментної подушки для укріплення слабких основ під фундаментами споруд. |
format |
Article |
author |
Білеуш, А.І. Фрідріхсон, В.Л. Кривоног, О.І. Кривоног, В.В. |
spellingShingle |
Білеуш, А.І. Фрідріхсон, В.Л. Кривоног, О.І. Кривоног, В.В. Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів Гідродинаміка і акустика |
author_facet |
Білеуш, А.І. Фрідріхсон, В.Л. Кривоног, О.І. Кривоног, В.В. |
author_sort |
Білеуш, А.І. |
title |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
title_short |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
title_full |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
title_fullStr |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
title_full_unstemmed |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
title_sort |
дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів |
publisher |
Інститут гідромеханіки НАН України |
publishDate |
2018 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174292 |
citation_txt |
Дослідження роботи конструкції "ґрунт-геотекстиль" в якості фундаментної подушки для посилення міцності слабких ґрунтів / А.І. Білеуш, В.Л. Фрідріхсон, О.І. Кривоног, В.В. Кривоног // Гідродинаміка і акустика. — 2018. — Т. 1, № 3. — С. 249-267. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
series |
Гідродинаміка і акустика |
work_keys_str_mv |
AT bíleušaí doslídžennârobotikonstrukcíígruntgeotekstilʹvâkostífundamentnoípoduškidlâposilennâmícnostíslabkihgruntív AT frídríhsonvl doslídžennârobotikonstrukcíígruntgeotekstilʹvâkostífundamentnoípoduškidlâposilennâmícnostíslabkihgruntív AT krivonogoí doslídžennârobotikonstrukcíígruntgeotekstilʹvâkostífundamentnoípoduškidlâposilennâmícnostíslabkihgruntív AT krivonogvv doslídžennârobotikonstrukcíígruntgeotekstilʹvâkostífundamentnoípoduškidlâposilennâmícnostíslabkihgruntív |
first_indexed |
2025-07-15T11:13:54Z |
last_indexed |
2025-07-15T11:13:54Z |
_version_ |
1837711265219215360 |
fulltext |
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
УДК 624.131:624.137.2
ДОСЛIДЖЕННЯ РОБОТИ КОНСТРУКЦIЇ
«ҐРУНТ—ГЕОТЕКСТИЛЬ» В ЯКОСТI ФУНДАМЕНТНОЇ
ПОДУШКИ ДЛЯ ПОСИЛЕННЯ МIЦНОСТI
СЛАБКИХ ҐРУНТIВ
А. I. Бiлеуш†, В. Л. Фрiдрiхсон, О. I. Кривоног, В. В. Кривоног
Iнститут гiдромеханiки НАН України,
вул. Желябова, 8/4, 03057, Київ, Україна
†E-mail: igmggs@ukr.net
Отримано 11.09.2017
Актуальнiсть питань щодо можливостi будiвництва на дiлянках зi слабкими ґрун-
тами, якi займають значнi територiї України, зумовлює необхiднiсть розробки й
застосування заходiв щодо посилення мiцностi слабких ґрунтiв як основ для фун-
даментiв. У статтi наведено результати дослiдження роботи армованої геосинте-
тичними матерiалами ґрунтової конструкцiї фундаментної подушки для укрiпле-
ння слабких основ пiд фундаментами споруд. Експерименти виконувались на ма-
лорозмiрних моделях, а чисельне моделювання — з використанням програмного
комплексу PLAXIS. Згадана конструкцiя являє собою об’ємно замкнуту систему,
мiцнiсть якої визначається її геометрiєю, мiцнiстю геосинтетичних матерiалiв, мi-
цнiстю їх з’єднання, видом i щiльнiстю заповнювача. Армована сiтка розподiляє
напруження по всiй площi армування, забезпечуючи збiльшення несучої здатностi
основи фундаменту i зменшуючи його деформацiї. У свою чергу, геотекстиль ви-
конує функцiю роздiлюючого шару мiж ґрунтом основи й заповнювачем. З огляду
на те, що геосiтка працює на розтяг, а ущiльнений наповнювач — на стиск, набли-
жено можна вважати, що пiд дiєю зовнiшнього навантаження армованi ґрунтовi
конструкцiї iмiтують поведiнку плити на пружнiй ґрунтовiй основi. Результати
експериментальних i чисельних дослiджень нової конструкцiї фундаментної поду-
шки показали, що вона зменшує деформацiї осiдання фундаментiв на (25 . . . 30)% i
дозволяє скоротити витрати на будiвництво в порiвняннi з традицiйними iнженер-
ними рiшеннями. Запропоновану авторами конструкцiю фундаментної подушки
для посилення слабких ґрунтових основ можна застосовувати пiд башмаки ста-
канного типу збiрних та монолiтних залiзобетонних колон, а також пiд стрiчковi
та стовпчастi фундаменти для стiн у промисловому та громадському будiвництвi.
КЛЮЧОВI СЛОВА: конструкцiї «грунт—геотекстиль», фундаментна подушка,
математична модель
249
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
1. ВСТУП
Проблема будiвництва рiзних споруд на дiлянках зi слабкими ґрунтами, якi займа-
ють значнi територiї України, є актуальною. Навантаження на основи вiд сучасних
будiвель зростають зi збiльшенням поверховостi споруд, що призводить до необхiдностi
розробки й застосування заходiв щодо посилення мiцностi слабких ґрунтiв як приро-
дних основ фундаментiв.
Для покращення фiзико-механiчних властивостей i пiдвищення несучої здатностi
слабких ґрунтiв в основах фундаментiв широко впроваджується метод улаштування в
масивi ґрунту жорстких ґрунтобетонних елементiв — «геомасивiв» [11]. Геотехнiчний ма-
сив («геомасив») — це система техногенних утворень, якi влаштовуються в пiдвалинах
споруди за допомогою включення в товщу ґрунту i його поверхню штучно створених
елементiв (ущiльнених або закрiплених зон i шарiв, бетонних i ґрунтоцементних блокiв,
плит тощо). Як результат формується єдина просторова структура з високою розподi-
леною несучою здатнiстю, яка пiд дiєю тиску зазнає незначних деформацiй.
У сучасному будiвництвi для пiдвищення несучої здатностi слабких ґрунтiв широко
впроваджуються технологiї горизонтального i вертикального армування ґрунтiв паля-
ми й ґрунтоармуючими конструкцiями. Комбiнацiї ґрунту й армуючих елементiв змi-
нюють умови деформування основи, а саме: обмежують деформування ґрунтiв у верти-
кальному й горизонтальному напрямках i, як наслiдок, пiдвищують загальну стiйкiсть
основи в цiлому. Основним параметром для проектування «геомасиву» є забезпечен-
ня вiдносної рiзницi 𝑖 ≤ (0.002 . . . 0.003) осiдання розташованої на нiй фундаментної
конструкцiї, що гарантує механiчну безпеку споруди.
На основi вивчення й детального аналiзу сучасних методiв i конструкцiй для закрi-
плення основ споруд були розробленi новi конструкцiї «ґрунт—геотекстиль» з викори-
станням геотекстильних матерiалiв, що дозволило пiдвищити величину навантажень,
якi спроможнi сприймати ґрунтовi основи.
При дослiдженнi пружно-деформованого стану ґрунтiв, закрiплених геотекстилем,
використовувались методи фiзичного та математичного моделювання. Кiлькiсний ана-
лiз напружено-деформованого стану запропонованих ґрунто-армованих конструкцiй бу-
ло виконано з використанням програмних комплексiв PLAXIS i Mathcad 15. Це дозво-
лило оцiнити ефективнiсть конструкцiй та їхню оптимальну конфiгурацiю для заданого
типу iнженерно-геологiчних умов, в яких перебуває основа.
2. АНАЛIЗ МЕТОДIВ ДОСЛIДЖЕНЬ ПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГО
СТАНУ ҐРУНТIВ, ЗАКРIПЛЕНИХ КОНСТРУКЦIЯМИ «ҐРУНТ—ГЕО-
ТЕКСТИЛЬ»
Дослiдження роботи ґрунто-армованих конструкцiй проводились вiтчизняними i за-
рубiжними вченими протягом багатьох рокiв. При цьому було вивчено особливостi пе-
рерозподiлу зусиль мiж окремими елементами системи «ґрунт—геотекстиль» у процесi
статичних i циклiчних навантажень. Також проведено аналiз впливу армуючих елемен-
тiв на несучу здатнiсть основи, а також на поширення напружень у ґрунтi. За резуль-
татами аналiзу лiтературних джерел можна констатувати, що ефективнiсть армованої
ґрунтової конструкцiї залежить, насамперед, вiд фiзико-механiчних показникiв матерi-
алу геосинтетикiв, характеристик ґрунту й механiзму зчеплення синтетичної арматури
250
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
з ним [22–99].
Загалом пружно-деформований стан закрiплених геотекстилем ґрунтiв вивчають на
основi методiв фiзичного й математичного моделювання. Лабораторнi дослiдження ха-
рактеристик системи «ґрунт — армуючi елементи» проводять на малорозмiрних моде-
лях у ґрунтових лотках методом наближеного моделювання. В натурних умовах згiдно
зi стандартом ДСТУ Б.В.2.1-7-2000 використовують штамповий метод, застосовуючи
штампи площею (0.25 . . . 0.5) м2 [66,1010,1111]. Велика трудомiсткiсть цього методу обмежує
його використання. Вiдомо, що лабораторнi оцiнки на (5 . . . 9)% занижують позитив-
ний ефект армування ґрунтової конструкцiї у порiвняннi з результатами випробувань
штамповим методом в натурних умовах.
Математичне моделювання роботи ґрунто-армуючих конструкцiй базується на ме-
тодиках розрахунку, представлених у нiмецьких рекомендацiях EBGEO, британському
стандартi BS 8006-1:2010, а також «Посiбнику з проектування земляного полотна авто-
мобiльних дорiг на слабких ґрунтах» (Росiйська Федерацiя). Кожна з названих методик
має свої межi застосування, переваги й недолiки.
1. Методика EBGEO, яка регламентує застосування матерiалiв з мiцнiстю> 30 кН/м,
дозволяє розрахувати зусилля в геосинтетичних матерiалах у поздовжньому й по-
перечному напрямках, описує виникнення арочного ефекту, спираючись на резуль-
тати експериментальних дослiджень. На думку фахiвцiв, отриманi за її допомогою
результати прогнозують великi запаси нереалiзованої мiцностi i подовження.
2. У британському стандартi форма арки (купола) й розподiл напружень залежать
лише вiд типу паль i геометрiї насипу, але не вiд параметрiв ґрунту насипу та
мiцностi геосинтетичного ростверку. Зазначмо однак, що це єдиний документ, який
враховує в конструкцiї можливiсть застосування «гнучких» паль.
3. Росiйська методика, розроблена пiд керiвництвом проф. В. Д. Казарновського, не
дає обґрунтування появи арочного ефекту й вiдсiкання ґрунту основи. Вiдповiднi
значення подовження геосинтетичного матерiалу й осiдання мiжсвайного просто-
ру виходять завищеними.
Окремо слiд згадати польський стандарт ITB 429/2007, в якому наведено максималь-
нi значення подовжень геосинтетичного матерiалу (для дорожнiх насипiв ця величина
становить 5.0%).
На практицi роботу ґрунтоармуючих конструкцiй найчастiше розраховують за до-
помогою моделювання у дво- i тривимiрнiй постановцi з застосуванням програмних
комплексiв PLAXIS 2D i 3D та Mathcad 15.
3. РОЗРОБКА КОНСТРУКЦIЇ ФУНДАМЕНТНОЇ ПОДУШКИ ДЛЯ ЗА-
КРIПЛЕННЯ ОСНОВ СПОРУД I МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛI ДЛЯ ЇЇ
РОЗРАХУНКУ
3.1. Розробка конструкцiї фундаментної подушки, армованої геосинтетика-
ми
Вiдоме iнженерне рiшення по влаштуванню фундаментної подушки з насипного ґрун-
ту, пошарово армованої геосинтетичним матерiалом. ЇЇ конструкцiя потребує наявностi
251
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 1. Схема конструкцiї фундаментної подушки
траншеї на ширину, не меншу вiд подвiйної ширини фундаменту, i на розрахункову
глибину, необхiдну для забезпечення заданої несучої здатностi фундаментної подушки.
При цьому виконують пошарове ущiльнення кожного шару подушки.
Недолiк такої конструкцiї полягає в тому, що кiнцi армуючої сiтки з геосинтетичного
матерiалу залишаються не закрiпленими, а вiльно укладаються в шарi насипного ґрун-
ту. Внаслiдок цього за межами фундаменту армуючий елемент не розподiляє стискаючi
напруги по всiй площi армування, що зменшує несучу здатнiсть пiдвалин фундаменту.
Крiм того, улаштування такої фундаментної подушки потребує значних трудовитрат.
Запропонуємо конструкцiю фундаментної подушки для посилення слабких ґрун-
тiв основ, яку можна застосовувати пiд башмаки стаканого типу збiрних i монолiтних
залiзобетонних колон, а також пiд стрiчковi та стовпчастi фундаменти для стiн у про-
мисловому та громадському будiвництвi тощо. Для її улаштування використовуються
армуюча геосинтетична сiтка, нетканий захисно-фiльтруючий синтетичний матерiал i
заповнювач з щебеню, вiдсiву, пiску або мiсцевого ґрунту. Сiтку й нетканий матерiал
визначеної довжини розмiщують по пiдошвi та бiчним стiнкам приямка пiд фундамент.
Потiм на них вiдсипають заповнювач необхiдної товщини, який пошарово ущiльнюють,
пiсля чого обгортають зверху нетканим матерiалом i сiткою з нашаруванням i жорсткою
фiксацiєю їхнiх кiнцiв один на другий (Рис. 1Рис. 1).
Отримана система «ґрунт—геотекстиль» є собою об’ємно замкнутою конструкцiєю,
мiцнiсть якої визначається не тiльки мiцнiстю полотна геосинтетичного матерiалу на
розтяг, але й схемою з’єднання полотен, мiцнiстю з’єднання й видом ґрунту, який зна-
ходиться всерединi полотен (у «мiшку»), що значно пiдвищує її несучу здатнiсть. Пiд
дiєю зовнiшнього навантаження фундаментна подушка працює як балка на пружнiй
основi. Армуюча сiтка розподiляє напруження по всiй площi армування, що забезпе-
чує збiльшення несучої здатностi пiдвалин фундаменту i зменшує його деформацiї. У
свою чергу, геотекстиль виконує функцiю роздiляючого шару мiж ґрунтом основи й
заповнювачем фундаментної подушки.
3.2. Розробка математичної моделi розрахунку основи споруди, що закрiпле-
на конструкцiєю «ґрунт-геотекстиль»
Будемо вважати, що пiдсилена геотекстилем конструкцiя основи зi щебеню працює як
балка або плита на ґрунтовiй основi (Рис. 2Рис. 2).
252
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 2. Схема роботи конструкцiї
Диференцiальне рiвняння зiгнутої осi балки має вигляд
𝐸𝐽𝑥
𝑑4𝑤
𝑑𝑧4
+ 𝛼𝑧 = 𝑔(𝑧), (1)
де 𝐽𝑥 — момент iнерцiї перерiзу умовної балки; 𝐸 — модуль пружностi матерiалу, роз-
ташованого мiж геотекстилем; 𝑔 — навантаження на умовну балку.
Друга похiдна вiд згинального моменту 𝐸𝐽𝑥𝑑𝑤
(𝐼𝑉 )(𝑧), яка входить у рiвняння (1)(1),
дорiвнює сумi всiх розподiлених навантажень у перерiзi 𝑧 на одиницю довжини, а саме:
зовнiшнiх силових чинникiв i реакцiї пружної основи. Коефiцiєнт жорсткостi пружної
основи 𝑘 — це сила, з якою дiє пружна основа на одиницю площi нижньої поверхнi
балки при одиничному прогинi основи (вiн має розмiрнiсть Н/м2).
Константи iнтегрування визначаються з початкових умов деформування, якi зале-
жать вiд гнучкостi балки. Для короткої жорсткої балки, завантаженої в центрi зосере-
дженою силою, за одну з граничних умов можна прийняти рiвнiсть нулю похiдної вiд
прогину, а для довгої гнучкої балки — вiдсутнiсть прогину на її кiнцях.
Вiдповiднi розвязки зазвичай записують, користуючись функцiями Крилова вiдно-
сно безрозмiрної координтати:
𝑌1(𝜉) = ch 𝜉 cos 𝜉, 𝑌2(𝜉) =
1
2
(ch 𝜉 sin 𝜉 + sh 𝜉 cos 𝜉),
𝑌3(𝜉) =
1
2
ch 𝜉 sin 𝜉, 𝑌4(𝜉) =
1
4
(ch 𝜉 sin 𝜉 − sh 𝜉 cos 𝜉).
(2)
253
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Позначивши 𝐿𝑒𝑞 =
4
√︀
4𝐸𝐽𝑥/𝛼, отримаємо:
𝐸𝐽𝑥𝑤(𝑧) = 𝐸𝐽𝑥𝑤𝑜𝑌1
(︂
𝑧
𝐿𝑒𝑞
)︂
+ 𝐸𝐽𝑥𝜃𝑜𝐿𝑒𝑞𝑌2
(︂
𝑧
𝐿𝑒𝑞
)︂
+
+𝑀𝑜𝐿
2
𝑒𝑞𝑌3
(︂
𝑧
𝐿𝑒𝑞
)︂
+𝑄𝑜𝐿
3
𝑒𝑞𝑌4
(︂
𝑧
𝐿𝑒𝑞
)︂
+
+𝐿2
𝑒𝑞
∑︁
∀𝑙𝑘<𝑧
𝑀𝑘𝑌3
(︂
𝑧 − 𝑙𝑘
𝐿𝑒𝑞
)︂
+ 𝐿3
𝑒𝑞
∑︁
∀𝑙𝑘<𝑧
𝐹𝑘𝑌4
(︂
𝑧 − 𝑙𝑘
𝐿𝑒𝑞
)︂
−
−
𝐿4
𝑒𝑞
4
∑︁
∀𝑎𝑘<𝑧
𝑞𝑘
(︂
𝑌1
(︂
𝑧 − 𝑎𝑘
𝐿𝑒𝑞
)︂
− 1
)︂
+
𝐿4
𝑒𝑞
4
∑︁
∀𝑏𝑘<𝑧
𝑞𝑘
(︂
𝑌1
(︂
𝑧 − 𝑏𝑘
𝐿𝑒𝑞
)︂
− 1
)︂
.
(3)
Тут 𝐸𝐽𝑥𝑤0 i 𝐸𝐽𝑥𝜃0 — прогин кут повороту лiвого перерiзу (обидва з точнiстю до роз-
мiрного множника 𝐸𝐽𝑥); 𝑀0i 𝑄0 — згинальний момент i перерiзуюча сила в лiвому
перерiзi. У першiй i другiй сумах 𝑙𝑘 — точка докладання зосередженого моменту або
сили; у третiй i четвертiй сумах 𝑎𝑘 i 𝑏𝑘 — початок i кiнець дiлянки розподiленого на-
вантаження вiдповiдно. У кожнiй iз сум враховуються всi силовi фактори вiдповiдного
типу, розташованi злiва вiд поточного перерiзу.
Невiдомi параметри 𝐸𝐽𝑥𝑤0, 𝐸𝐽𝑥𝜃0, 𝑀0, 𝑄0 знаходять з чотирьох граничних умов
(по двi на кожному краї балки), склавши й розв’язавши вiдповiдну систему лiнiйних
рiвнянь. У бiльшостi практичних випадкiв для балок, якi працюють на згин, необхiдно
також робити розрахунок на жорсткiсть. Пiд розрахунком на жорсткiсть розумiють
оцiнку пружної податливостi балки пiд дiєю прикладених навантажень i пiдбiр таких
розмiрiв поперечного перерiзу, при яких перемiщення не будуть перевищувати встанов-
лених нормами меж. Для цього необхiдно обчислювати перемiщення точок балки пiд
дiєю певного зовнiшнього навантаження. Це також необхiдно робити для розрахунку
статично невизначених балок.
4. ЛАБОРАТОРНI ДОСЛIДЖЕННЯ ПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГО
СТАНУ КОНСТРУКЦIЙ «ҐРУНТ—ГЕОТЕКСТИЛЬ»
Для вивчення поведiнки ґрунто-армованої конструкцiї фундаментної подушки пiд
навантаженням проводилось моделювання роботи системи «плита — ґрунто-армована
конструкцiя — ґрунт основи» (Рис. 3Рис. 3). Для цього було розроблено експериментальну
установку — лоток з жорсткими бiчними стiнками з розмiрами 1000 × 200 × 600 мм,
облаштований пристроєм для передачi навантажень до 1000 кг на плиту моделi. При
дослiдженнях використовували жорсткi штампи розмiром 50× 200 мм та 80× 200 мм.
Змiну зусиль в армуючому елементi пiд дiєю навантажень фiксували за допомогою двох
датчикiв зусиль, з’єднаних з ним тягами. Отриманi данi передавались у блок обробки
й виведення iнформацiї, яка вiдображалась на монiторi ПК у графiчному виглядi й
записувалась в окремий файл. Деформування ґрунто-армованої конструкцiї, а також
ґрунту основи контролювалось за допомогою дев’яти датчикiв перемiщення годиннико-
вого типу з точнiстю вимiрюнь 0.01 мм. Фотографiю описаної установки представлено
на Рис. 4Рис. 4.
254
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 3. Схема моделi «штамп — ґрунто-армована конструкцiя — ґрунт основи»
Рис. 4. Експериментальна установка пiд час дослiдження моделей
конструкцiї фундаментної подушки
В експериментах роль ґрунту основи виконував середньозернистий пiсок. У якостi
заповнювача фундаментної подушки використовували щебiнь фракцiї 10.0 . . . 20.0 мм,
вiдсiв та середньозернистий пiсок, гранулометричний склад яких наведено на Рис. 5Рис. 5.
Навантаження на модель задавали ступенями вiд 300 до 1600 кН/м2. Показники датчи-
кiв змiщень i зусиль фiксували пiсля їх стабiлiзацiї. Пiсля завершення кожного дослiду
модель конструкцiї виймали з лотка разом з пiском. Потiм пiсок засипали назад без
ущiльнення. Таким чином досягали стабiльностi характеристик основи моделi у всiх
дослiдах.
Було проведено серiї дослiдiв з моделями фундаментної подушки, якi мали розмiри
255
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 5. Гранулометричний склад ґрунтiв, якi використовували при проведеннi дослiджень
30.0 × 10.0, 19.0 × 10.0 i 24.0 × 5.0 см (не менше, нiж по три дослiди з кожною з них).
Для подальшого аналiзу бралися середнi значення перемiщень по кожнiй серiї. На Рис. 6Рис. 6
показанi фотографiї моделi фундаментної подушки пiд час її закладання i дослiдження.
На Рис. 7Рис. 7 представлено результати дослiдження моделi розробленої конструкцiї фун-
даментної подушки з заповнювачем — щебенем фракцiї 10 . . . 20 мм шириною 30 см, а
на Рис. 8Рис. 8 — результати дослiдження аналогiчної за розмiрами моделi традицiйної кон-
струкцiї фундаментної подушки зi щебеню цiєї ж фракцiї, армованої смужками геосин-
тетичного матерiалу. На Рис. 9Рис. 9 наведено порiвняння результатiв дослiджень моделей
обох конструкцiй з однаковими розмiрами при тиску 𝑃 = 1330 кН/м2. З графiка ви-
дно, що при розроблена нами конструкцiя фундаментної подушки зменшує деформацiї
осiдання на (25 . . . 30)% у порiвняннi з традицiйною конструкцiєю.
5. ЧИСЕЛЬНI ДОСЛIДЖЕННЯ КОНСТРУКЦIЙ «ҐРУНТ—ГЕОТЕКС-
ТИЛЬ» В ОСНОВАХ СПОРУД
Мiцнiсть конструкцiй «ґрунт—геотекстиль» визначається мiцнiстю геосинтетичного
матерiалу, iнженерно-геологiчними й гiдрогеологiчними умовами дiлянки забудови, на-
вантаженнями на систему «ґрунт—геотекстиль» та її конструктивними особливостями.
Цим питанням присвячено ряд робiт, у яких вивчалась робота геотекстилю в ґрунтi,
пiдсиленому окремими шарами геосинтетичного матерiалу [44, 1212]. У нашому випадку
мiцнiснi характеристики запропонованої конструкцiї фундаментної подушки, окрiм мi-
цностi полотна геосинтетичного матерiалу на розтяг, визначаються також схемою й
мiцнiстю з’єднання полотен i видом ґрунту, який знаходиться всерединi них. Тому до
визначення механiчних параметрiв системи «ґрунт—геотекстиль» в цiлому необхiдно
пiдходити комплексно.
Теоретичнi дослiдження роботи рiзних варiантiв моделей конструкцiй «ґрунт—гео-
текстиль», було проведено за допомогою аналiтичних i чисельних методiв з використа-
нням програмних комплексiв PLAXIS та «Mathcad 15». Як результат встановлено, що
256
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 6. Модель фундаментної подушки:
а — пiд час закладання, б — пiд час дослiдження
у випадку коли довжина конструкцiї «ґрунт-геотекстиль» у (2.0 . . . 2.5) рази перевищує
її товщину, несуча здатнiсть основи збiльшується в середньому на (10 . . . 15)%.
На Рис. 10Рис. 10 – 1313 наведено приклади розрахункiв пружно-деформованого стану моде-
лей конструкцiй «ґрунт—геотекстиль», виконаних на ПК за допомогою програмного
комплексу PLAXIS. Данi про розмiри й конструктивнi особливостi розрахункових схем
узято з матерiалiв лабораторних експериментiв. На графiках показано характер дефор-
мування розрахункової сiтки моделi, пружно-деформований стан, епюри зусиль у сiтцi
конструкцiй «ґрунт—геотекстиль», а також перемiщення моделi. Для окремих розра-
хункiв було виконано спiвставлення даних, отриманих при дослiдженнi конструкцiї в
лабораторних умовах, з числовими результатами.
Спiвставлення перемiщень умовної балки, визначених за даними розрахункiв на
основi спiввiдношень (3)(3) з використанням програмного комплексу Mathcad 15, та екс-
периментальними даними для чотирьох величин навантажень 𝑃 наведено на Рис. 14Рис. 14.
Розбiжнiсть мiж отриманими експериментальними та розрахунковими даними колива-
лась у межах вiд 2 до 20%.
6. ПРИКЛАДИ КОНСТРУКЦIЙ ФУНДАМЕНТНОЇ ПОДУШКИ ТА РЕ-
КОМЕНДАЦII ПО ЇХ РОЗРАХУНКУ
6.1. Приклади конструкцiй фундаментiв споруд з застосуванням розробле-
ної конструкцiї
При проектуваннi й будiвництвi фундаментiв споруд необхiдно враховувати вимоги
ДБН В.2.1-10-2009 [1313]. Пiд час закладання фундаментiв споруд на слабкiй основi ви-
никає потреба вдаватися до улаштування штучного мiцного несучого шару ґрунту, пра-
вильно пiдiбрана товщина якого забезпечує неможливiсть проявiв мiсцевих зсувiв i не-
рiвномiрного його ущiльнення по довжинi фундаменту. В залежностi вiд рiвня ґрун-
тових вод i гiдрогеологiчних умов, фундаментна подушка з наповнювачем зi щебеню
чи гравiю може служити також фiльтрувальною пiдсипкою для пристiнного дренажу,
що збiльшує його водоприймальну здатнiсть у слабкопроникних ґрунтах, або водоза-
бiрним елементом пластового дренажу, гiдравлiчно поєднаним з трубчастою дреною
257
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 7. Результати дослiдження моделi розробленої фундаментної подушки
розмiром 30.0× 10.0 см
Рис. 8. Результати дослiдження моделi фундаментної подушки розмiром 30.0× 10.0 см
зi щебеню, армованого смужками геосинтетичного матерiалу
258
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 9. Порiвняння результатiв дослiджень моделей фундаментних подушок
пристiнного дренажу.
На Рис. 15Рис. 15 – 1717 наведено ескiзи конструкцiй прямокутного та стовпчастого стрiчко-
вого фундаментiв, якi опираються на фундаментну подушку запропонового типу, яка
виконує функцiю штучного несучого шару ґрунту. На Рис. 18Рис. 18 показано конструкцiю
фундаментної подушки з бетону, в якiй роль арматури вiдiграє сiтка з геотекстильного
матерiалу [1414,1515].
6.2. Рекомендацiї щодо розрахунку
Основними факторами роботи конструкцiй «ґрунт—геотекстиль» є навантаження, зу-
силля в перерiзах, деформацiї, перемiщення окремих перерiзiв. При цьому наванта-
ження й деформацiї виступають у ролi активних факторiв. При розрахунку систем
типу «ґрунт—геотекстиль» основною задачею є визначення зусиль в окремих елемен-
тах при вiдомих навантаженнях. Зауважмимо, що на практицi розрiзняють загальну
мiцнiсть — здатнiсть всiєї конструкцiї витримувати навантаження без руйнування, а
також мiсцеву мiцнiсть — здатнiсть витримувати навантаження без руйнування окре-
мих з’єднань. У механiцi конструкцiй «ґрунт—геотекстиль» один з ключових моментiв
полягає в з’єднаннi полотен мiж собою.
Як видно з розв’язкiв, отриманих за допомогою програмного комплексу PLAXIS
(див. Рис. 11Рис. 11), найбiльша величина зусилля, що розтягує та розриває армуючу сiтку
й геотекстиль, спостерiгається в точцi по центру плити фундаментної подушки, пока-
заної на Рис. 2Рис. 2. Виходячи з цих даних i спiввiдношень (3)(3), що визначають пружно-
деформований стан конструкцiї «ґрунт-геотекстиль» в основi споруд, зауважимо, що
сумарна загальна мiцнiсть на розтяг сiтки i геотекстилю в конструкцiї для пiдсилення
259
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 10. Деформацiя сiтки моделi конструкцiї «ґрунт—геотекстиль» розмiром 19.0× 10.0 см
(за даними програмного комплексу PLAXIS)
Рис. 11. Епюра зусиль в нижнiй частинi сiтки моделi конструкцiї «ґрунт—геотекстиль»
розмiром 19.0× 10.0 см (за даними програмного комплексу PLAXIS)
слабкої основи повинна бути не менше величини, яку визначено на основi виразу:
𝐹1 =
2𝑥8
ℎ
, (4)
де 𝐹1 — розрахункове зусилля на розтяг сiтки i геотекстилю, визначене з формули (4)(4)
з урахуванням коефiцiєнта надiйностi по навантаженню (для реальних проектiв воно
може визначатись з урахуванням реальних iнженерно-геологiчних умов як найбiльше
зусилля в геосiтцi, розраховане за допомогою програмного комплексу PLAXIS); ℎ —
товщина фундаментної подушки; 𝑥8 — величина константи, яку визначають на основi
рiшень восьми алгебраїчних рiвнянь, отриманих з рiвнянь (3)(3) i граничних умов задачi.
𝐹1 ≤
𝛾𝑐
𝜓𝛾𝑛
𝑅, (5)
𝜓 — коефiцiєнт поєднання навантажень (для основного поєднання 𝜓 = 1, для особли-
вого 𝜓 = 0.9, для навантажень будiвельного перiоду 𝜓 = 0.95); 𝛾𝑐 — коефiцiєнт умов
260
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 12. Деформацiя сiтки моделi конструкцiї «ґрунт—геотекстиль» розмiром 24.0× 5.0 см
(за даними програмного комплексу PLAXIS)
Рис. 13. Епюра вертикальних напружень в моделi конструкцiї «ґрунт—геотекстиль»
розмiром 24.0× 5.0 см (за даними програмного комплексу PLAXIS)
роботи, який враховує вид граничного стану, ступiнь точностi вихiдних даних, припу-
щення розрахункової схеми, тип споруд, якiсть матерiалiв та iншi фактори (величина
𝛾𝑐 визначається нормативними документами); 𝛾𝑛 — коефiцiєнт надiйностi, вiдповiдно
до призначення споруди (його приймають рiвним у межах (1.2 . . . 1.1) в залежностi вiд
ступеню вiдповiдальностi захисної споруди); 𝑅 — сумарна мiцнiсть на розтяг сiтки й
геотекстилю, визначена з технiчних характеристик чи експериментальних даних.
Мiсцеву мiцнiсть з’єднання геосiтки визначають на основi вирaзу
𝐹2 ≤
𝛾𝑐
𝜓𝛾𝑛
𝑅1, (6)
де 𝐹2 — розрахункове зусилля на розтяг у з’єднаннi сiтки й геотекстилю мiж собою
(визначається при моделюваннi реальної задачi закрiплення ґрунтiв в основi з вико-
ристанням програмного комплексу PLAXIS. У першому наближеннi при проектуваннi
261
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 14. Спiвставлення перемiщень умовної балки
конструкцiї «ґрунт—геотекстиль» допускається приймати 𝐹2 = 𝐹1); 𝑅1 — сумарна мi-
цнiсть на розтяг з’єднань сiтки i геотекстилю, визначена на основi експериментальних
даних;
7. ВИСНОВКИ
1. Розроблено конструкцiю фундаментної подушки пiд фундаменти споруд, яка змен-
шує деформацiї осiдання на (25 . . . 30)% i дозволяє скоротити витрати на будiвни-
цтво в порiвняннi з традицiйними iнженерними рiшеннями.
2. На виготовленiй дослiднiй установцi проведено серiю дослiдiв для кiлькiсного оцi-
нювання пружно-деформованого стану малорозмiрних моделей ґрунто-армованих
конструкцiй пiд дiєю статичних вертикальних навантажень.
3. Розроблено математичну модель i проведено чисельне моделювання роботи ґрунто-
армованих конструкцiй в основах споруд у двовимiрнiй постановцi з застосуван-
ням програмного комплексу PLAXIS 2D.
4. Проведено серiю розрахункiв для оцiнки пружно-деформованого стану ґрунто-
армованих конструкцiй в основах споруд на базi розроблених математичних за-
лежностей з використанням програмного комплексу Mathcad 15. Виконано спiв-
ставлення отриманих результатiв з експериментальними даними.
5. За матерiалами проведених дослiджень отримано два патенти України й одне
позитивне рiшення на видачу декларативного патенту.
262
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 15. Конструкцiя прямокутного стрiчкового фундаменту
з геоармованою фундаментною подушкою
Рис. 16. Конструкцiя стовпчастого фундаменту
з геоармованою фундаментною подушкою
Рис. 17. Конструкцiя прямокутного стрiчкового фундаменту з геоармованою
фундаментною подушкою, яка поєднана з пластовим дренажем
263
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
Рис. 18. Конструкцiя фундаментної подушки з бетону
та армуючою сiткою з геосинтетичного матерiалу
ЛIТЕРАТУРА
[1] Маковецкий О. А., Серебренникова Д. К. Проектирование армирования грунтового
основания. «Метод геомассива» // Материалы научно-технической конференции с
международным участием Палеотип. — Москва, 2013. — С. 123–127.
[2] Савенко В. Я., Петрович В. В., Чечуга О. С. Шляхи подальшого впровадження
геосинтетикiв у практику дорожнього будiвництва // Автошляховик України. —
2001. — № 3. — С. 35–38.
[3] Трайков Б. С. Синтетические текстильные материалы в конструкциях автомобиль-
ных дорог. — Москва : Труды СоюздорНИИ, 1983. — С. 66–73.
[4] Армованi основи будiвель та споруд / М. Ф. Друкований, С. В. Матвєєв, Б. Б. Кор-
чевський та iн. — Вiнниця : УНIВЕРСУМ, 2006.
[5] Корчевський Б. Б. Горизонтальнi армованi основи пiд фундаменти будiвель. — Вiн-
ниця : УНIВЕРСУМ, 2004.
[6] Бугаєва С. В., Баранова А. А. Армування ґрунту геотекстильними матерiалами //
Збiрник наукових праць. — 2013. — Т. 1, № 3 (38). — С. 75–81. — Полтава.
[7] Мирсаянов Н. Т., Хабибуллин Р. С. Особенности поведения армированных грун-
товых оснований при циклическом нагружении // Материалы научно-технической
конференции с международным участием Палеотип. — Москва, 2013. — С. 45–49.
[8] Мирсаянов Н. Т. Оценка прочности и деформативности армированных грунтовых
оснований // Геотехника. — 2010. — № 4. — С. 58–67.
[9] Приходько А. П. Экспериментальные исследования грунто-армированной кон-
струкции // Материалы научно-технической конференции с международным уча-
стием Палеотип. — Москва, 2013. — С. 68–72.
[10] Ґрунти. Методи польового визначення характеристик мiцностi та деформативностi.
ДСТУ Б.В.2.1–7–2000 (ГОСТ 20276–99). — Стройиздат. — 1999.
264
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
[11] Корнiєнко М. В., Янзвiнський О. В. Комплексна оцiнка вивчення модуля деформа-
цiї ґрунту польовими та лабораторними методами // Механiка ґрунтiв, геотехнiка
та фундаментобудування. — 2013. — Т. 79. — С. 72–79.
[12] Заворицький В. Й., Петрович В. В., Каськiв В. I. Обґрунтування можливостi й
доцiльностi застосування геотекстилю в ґрунтових масивах // Автомобiльнi дороги
i дорожнє будiвництво. — 1996. — Т. 53. — С. 3–15.
[13] Державнi будiвельнi норми України В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти спо-
руд». — Київ : Мiнрегiонбуд, 2009.
[14] Фундаментна подушка : Патент 68227 Україна / А. I. Бiлеуш, В. I. Сiмаков,
В. Л. Фрiдрiхсон ; Iнститут гiдромеханiки НАН України ; — 26.03.2012.
[15] Спосiб виготовлення фундаментної подушки : Патент 72482 Україна / А. I. Бiле-
уш, В. I. Сiмаков, В. Л. Фрiдрiхсон ; Iнститут гiдромеханiки НАН України ; —
27.08.2012.
REFERENCES
[1] O. A. Makoveckii and D. K. Serebrennikova, “Design of arming of the soil base. “A
geomassif method”,” in Proceedings of the Scientific and Engineering Conference with
International Participance “Paleotip” , (Moscow), pp. 123–127, 2013.
[2] V. Y. Savenko, V. V. Petrovych, and O. S. Chechuga, “Ways of further implementation of
geosynthetics to road construction practice,” Avtoshlyahovyk Ukrainy, no. 3, pp. 35–38,
2001.
[3] B. S. Traikov, Synthetic textile materials in the construction of highways,
ch. Development of methods for testing road textile materials, pp. 66–73. Moscow:
Trudy SoyuzdorNII, 1983.
[4] M. F. Drukovanyi, S. V. Matveev, B. B. Korcheckii, V. I. Ryndiuk, V. G. Cherny, and
V. S. Shokarev, Armed foundations of building and constructions. Vinnytsia: UNI-
VERSUM, 2006.
[5] B. B. Korcheskii, Horizontal bases for building foundations. Vinnytsia: UNIVERSUM,
2004.
[6] S. V. Bugaeva and A. A. Baranova, “Arming of the soil by geotextile materials,” Zbirnyk
Naukovyh Prac, vol. 1, no. 3 (38), pp. 75–81, 2013. Poltava National Technical Yuri
Kondratyuk University.
[7] N. T. Mirsayanov and R. S. Habibullin, “Specific behavior of armed soil bases at cyclic
loading,” in Proceedings of the Scientific and Engineering Conference with International
Participance “Paleotip” , (Moscow), pp. 45–49, 2013.
[8] N. T. Mirsayanov, “Estimating the strength and deformability of armed soil bases,”
Geotehnika, no. 4, pp. 58–67, 2010.
265
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
[9] A. P. Prihod’ko, “Experimental studying of armed soil construction,” in Proceedings of
the Scientific and Engineering Conference with International Participance “Paleotip” ,
(Moscow), pp. 68–72, 2013.
[10] “Soils. Methods of field determination of strength and deformability characteristics.
DSTU B.V.2.1-7-2000 (GOST 20276-99).” Stroyizdat, 1999.
[11] M. V. Kornienko and O. V. Yanzvinskii, “Complex estimate of studying of soil
deformation module by field and laboratory methods,” Mehanika Gruntiv, Geotehni-
ka ta Fundamentobuduvannya, vol. 79, pp. 72–79, 2013.
[12] V. Y. Zavorickii, V. V. Petrovych, and V. I. Kaskiv, “Substantiating the possibility and
expedience of geotextiles use in soil massifs,” Avtomobilni Dorogy i Dorozhnie Budi-
vnyctvo, vol. 53, pp. 3–15, 1996.
[13] State construction normative of Ukraine V.2.1-10-2009 “Bases and foundations of
constructions” . Kyiv: Minregionbud, 2009.
[14] A. I. Bileush, V. I. Simakov, and V. L. Fridrihson, “A foundation cushion,” 2012. Patent
of Ukraine no. 68227.
[15] A. I. Bileush, V. I. Simakov, and V. L. Fridrihson, “A method of fabricaton of a foundati-
on cushion,” 2012. Patent of Ukraine no. 72482.
А. И. Билеуш, В. Л. Фридрихсон, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног
Исследование работы конструкции «грунт—геотекстиль» в качестве
фундаментной подушки для усиления прочности слабых грунтов
Актуальность вопросов, касающихся возможности строительства на участках со
слабыми грунтами, занимающими значительные территории Украины, обуславли-
вает необходимость разработки и применения мер по усилению прочности слабых
грунтов как оснований для фундаментов. В статье приведены результаты исследо-
вания работы армированной геосинтетическими материалами грунтовой конструк-
ции фундаментной подушки для укрепления слабых оснований под фундаментами
сооружений. Эксперименты выполнялись на малоразмерных моделях, а числен-
ное моделирование — с использованием программного комплекса PLAXIS. Упо-
мянутая конструкция представляет собой объемно-замкнутую систему, прочность
которой определяется ее геометрией, прочностью геосинтетических материалов,
прочностью их соединения, видом и плотностью заполнителя. Армирующая сетка
распределяет напряжения по всей площади армирования, что обеспечивает увели-
чение несущей способности основания фундамента и уменьшает его деформации.
В свою очередь, геотекстиль выполняет функцию разделяющего слоя между грун-
том основания и заполнителем. Учитывая то, что геосетка работает на растяже-
ние, а уплотненный наполнитель — на сжатие, приближенно можно считать, что
под действием внешней нагрузки армированные грунтовые конструкции имити-
руют поведение плиты на упругом грунтовом основании. Результаты эксперимен-
тальных и численных исследований новой конструкции фундаментной подушки
показали, что она уменьшает деформации осадки фундаментов на (25 . . . 30)% и
266
ISSN 2616-6135. ГIДРОДИНАМIКА I АКУСТИКА. 2018. Том 1(91), № 2. С. 249249–267267.
позволяет сократить затраты на строительство по сравнению с традиционными ин-
женерными решениями. Предложенную конструкцию фундаментной подушки для
усиления слабых грунтовых оснований можно применять под башмаки стаканно-
го типа сборных и монолитных железобетонных колонн, а также под ленточные и
столбчатые фундаменты для стен в промышленном и гражданском строительстве.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: конструкции «грунт—геотекстиль», фундаментная подуш-
ка, математическая модель
A. I. Bileush, V. L. Fridrihson, O. I. Krivonog, V. V. Krivonog
Studying the “soil-geotextiles” construction as a foundation cushion for
enhancement of strength of weak soils
Topical issues concerning possible construction in the areas with low load-bearing ca-
pacity soils occupying a large part of Ukraine call for the design and implementation
of the measures to enhance the strength of soft soils as a foundation basis. The paper
deals with the results of the study of the work of a ground construction of a foundation
cushion reinforced with geosynthetic materials to strengthen the weak bases under the
foundations of the structures. The experiments were conducted using the small-scale
models, and the numerical modeling was performed with the use of a software complex
PLAXIS. The above-mentioned construction is a volume-closed system the strength of
which is determined by its geometry, the strength of geosynthetic materials, strength of
their connection, type and density of the aggregate. The reinforcing mesh distributes
the stresses over the entire area of reinforcement providing the increase in the bearing
capacity of the base of the foundation and reducing its deformation. In turn, geotextiles
perform the function of separating the layer between the base soil and the aggregate.
Considering that the geogrid works in tension and the compacted aggregate works in
compression, one could take that the reinforced soil structures under the influence of an
external load imitate the behavior of the slab on an elastic soil foundation. The results
of experimental and numerical studies show that the new construction of the foun-
dation cushion reduces the foundation deformations for (25 . . . 30)% and provides the
reduction of construction costs in comparison with traditional engineering solutions.
The proposed design of the foundation cushion can be used to strengthen weak soil
foundations for staple-type shoes of prefabricated and monolithic reinforced concrete
columns, as well as for strip and column foundations for walls in the industrial and
civil construction.
KEY WORDS: the “soil-geotextiles” construction, a foundation cushion, mathematical
model
267
ВСТУП
АНАЛІЗ МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ ПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГОСТАНУ ҐРУНТІВ, ЗАКРІПЛЕНИХ КОНСТРУКЦІЯМИ «ҐРУНТ—ГЕОТЕКСТИЛЬ»
РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ ФУНДАМЕНТНОЇ ПОДУШКИ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ ОСНОВ СПОРУД І МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ДЛЯ ЇЇ РОЗРАХУНКУ
Розробка конструкції фундаментної подушки, армованої геосинтетиками
Розробка математичної моделі розрахунку основи споруди, що закріплена конструкцією «ґрунт-геотекстиль»
ЛАБОРАТОРНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГОСТАНУ КОНСТРУКЦІЙ «ҐРУНТ—ГЕОТЕКСТИЛЬ»
ЧИСЕЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ «ҐРУНТ—ГЕОТЕКСТИЛЬ» В ОСНОВАХ СПОРУД
ПРИКЛАДИ КОНСТРУКЦІЙ ФУНДАМЕНТНОЇ ПОДУШКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІІ ПО ЇХ РОЗРАХУНКУ
Приклади конструкцій фундаментів споруд з застосуванням розробленої конструкції
Рекомендації щодо розрахунку
ВИСНОВКИ
|