The effect of arrangement of reinforced concrete elements on perception of seismic loads by the foundation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Soil reinforcement is widely used in the construction of buildings and structures in complex geological conditions, especially with the help of vertical elements. Calculations of reinforced foundations in practice are carried out by various methods, including numerical methods. Many studies were carried out on soil behaviour during pile reinforcement and its effect on settlement, but the interaction between soils and reinforcing elements is not fully understood. The choice of element location and assessment of the influence of soil liquefaction on the reinforcement efficiency under seismic effects remain topical tasks.Materials and methods. The effects of different reinforcing pile arrangements on the behaviour of the soil mass and foundation settlement under seismic loads are studied. Three pile arrangements, including conventional and alternative arrangements are considered using the PLAXIS 2D programme. Different soil models are also used in the calculation — UBC3D-PLM and HS Small for modelling the bottom and top layer of the soil depending on its characteristics.Results. The results show that all three selected design schemes obtain a significant increase in settlement during earthquake passage. The different pile arrangements significantly affect the deformation and settlement of the foundation slab, as well as the location of soil liquefaction points under seismic loads.Conclusions. By changing the parameters of pile reinforcement, it is possible to control the size and location of liquefaction zones and, if necessary, to protect some zones from the realization of this process. The presented results can contribute to the design and development of effective methods of construction in earthquake-prone areas.

About the authors

Le Duc Anh

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: ducanh.st22@gmail.com

V. V. Sidorov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: vitsid@mail.ru

References

  1. Khazaleh M.A. The effect of soil reinforcement on strength of the soil // Sustainable Energy and Environment Review. 2023. Vol. 1. Issue 1. Pp. 68–79. doi: 10.59762/seer924712041120231103144956
  2. Tulebekova A., Tanyrbergenova G., Zhankina A., Baizakova G. Effectiveness of reinforcement on soil subsidence // Bulletin of L.N. Gumilyov Eurasian National University. Technical Science and Technology Series. 2023. Vol. 142. Issue 1. Pp. 107–115. doi: 10.32523/2616-7263-2023-142-1-107-115
  3. Damians I.P., Rimoldi P., Miyata Y., Detert O., Uelzmann S., Hoelzel M. et al. Summary of the Soil Reinforcement Technical Committee Special Session (IGS TC-R) // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 368. P. 03010. doi: 10.1051/e3sconf/202336803010
  4. Iman M., Harwadi F. The sand column utilizing for clay soil reinforcement // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 1083. Issue 1. P. 012033. doi: 10.1088/1755-1315/1083/1/012033
  5. Zhang D.-W., Liu S.-C., Lin W.-F., Shi H.-B., Mao Z.-L. Field test on soft ground with liquefiable silt interlayer reinforced by jet-grouted mixing piles // Journal of Traffic and Transportation Engineering. 2022. Vol. 22. Pp. 103–111. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.01.008
  6. Budianto E., Pamuttu D., Hairulla H., Pasalli D. Geotextile reinforcement model laboratory test on silt soil // Technium: Romanian Journal of Applied Sciences and Technology. 2023. Vol. 17. Pp. 46–51. doi: 10.47577/technium.v17i.10045
  7. Basar E.E. Effects of microgrid reinforcement on soil strength // Engineering and Technology Journal. 2023. Vol. 08. Issue 10. doi: 10.47191/etj/v8i10.02
  8. Ouria A., Heidarli E., Karamzadegan S. A laboratory study of the influence of reinforcement stiffness and the size of soil particles on soil pull-out strength. 2023. doi: 10.22060/CEEJ.2023.21922.7853
  9. Liu W., Zhan Y., Zheng S., Li J., Qiu Y., Wei D. et al. Deformation characteristics and control methods of deep foundation pit excavation in watery sandy soil area // Advances in Frontier Research on Engineering Structures. 2023. doi: 10.3233/ATDE230196
  10. Shalchian M.M., Arabani M. A review of soil reinforcement with planetary fibers // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2022. Vol. 22. Issue 4. Pp. 4496–4532. doi: 10.1007/s42729-022-01052-y
  11. Тер-Мартиросян З.Г., Струнин П.В. Усиление слабых грунтов в основании фунда-ментных плит с использованием технологии струйной цементации грунтов // Вестник МГСУ. 2010. № 4–2. С. 310–315. EDN RTSQUJ.
  12. Desai C.S. Effects of driving and subsequent consolidation on behaviour of driven piles // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 1978. Vol. 2. Issue 3. Pp. 283–301. doi: 10.1002/nag.1610020307
  13. Hegg U., Jammilkowski M.B., Parvis E. Behavior of oil tanks on soft cohesive ground improved by vertical drains // Proceedings of 8-th ECSMFE. 1983. Issue 2. Pp. 627–632.
  14. Kawasaki T. Deep mixing method using cement hardening agent // Proc. 8-th ECSMFE. Stockholm, 1981. Pp. 721–724.
  15. Нуждин Л.В., Кузнецов А.А. Армирование грунтов основания вертикальными стержнями // Труды международного семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. 2000. С. 204–206. EDN UPNJAM.
  16. Нуждин Л.В., Скворцов Е.П. Исследование динамического напряженно-деформированного состояния жестких вертикальных армоэлементов // Вестник ТГАСУ. 2003. № 1. С. 225–230.
  17. Jones D.R.V., Dixon N. A comparison of geomebranes/geotextiles interface shear stregth by direct shear and ring shear // Proceeding of the Second European Geosynthetics Conference. Bologna, Italy, 2000. Vol. 2. Pp. 929–932.
  18. Караулов А.М. Методика расчета вертикально армированного основания плитного фундамента // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. ПГАСА. Пенза : Изд-во ПГАСА, 2002. С. 66–69.
  19. Караулов А.М. Практический метод расчета вертикально армированного основания ленточных и отдельно стоящих фундаментов транспортных сооружений // Вестник ТГАСУ. 2012. № 2 (35). С. 183–190.
  20. Есипов А.В., Демин В.А., Ефимов А.А. Численные исследования осадок плитных фундаментов на грунтовом и армированном сваями основаниях // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6.
  21. Chen Y., Cao W., Chen R.P. An experimental investigation of soil arching within basal reinforced and unreinforced piled embankments // Geotextiles and Geomembranes. 2008. Vol. 26. Issue 2. Pp. 164–174. doi: 10.1016/j.geotexmem.2007.05.004
  22. Han J., Gabr M.A. Numerical analysis of geosynthetic-reinforced and pile-supported earth platforms over soft soil // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2002. Vol. 128. Issue 1. Pp. 44–53. doi: 10.1061/(asce)1090-0241(2002)128:1(44)
  23. Сафин Д.Р. Исследование деформативности водонасыщенных глинистых грунтов, армированных вертикальными армирующими элементами // Известия КазГАСУ. 2008. № 2. С. 81–84.
  24. Мариничев М.Б., Ткачев И.Г., Шлее Ю. Практическая реализация метода вертикального армирования неоднородного основания для компенсации неравномерной деформируемости грунтового массива и снижения сейсмических воздействий на надземное сооружение // Научный журнал КубГАУ. 2013. № 94 (10).
  25. Есипов А.В., Демин В.А., Ефимов А.А. Численные исследования осадок плитных фундаментов на грунтовом и армированном сваями основаниях // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6.
  26. Попов А.О. Расчет конечной осадки глинистых оснований, армированных вертикальными элементами // Magazine of Civil Engineering. 2015. № 4. С. 19–27. doi: 10.5862/MCE.56.3
  27. Мирсаяпов И.Т., Попов А.О. Экспериментально-теоретические исследования работы армированных грунтовых массивов // Известия КазГАСУ. 2008. № 2 (10).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».