Сalculation of settlement of an extended slab foundation of finite stiffness based on computer modelling data

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents a database for estimation the magnitude of the settlement of an extended slab foundation of finite stiffness in the initial phase of projecting. The offered solution uses only interpolation methods without involving powerful computing devices. The computer program FEA, which formalises the finite element method, was used to obtain the result. The maximum horizontal and vertical dimensions of the computational schemes were . The computational scheme consisted of 57 500 finite elements in the form of right isosceles triangles conjugated at 29 106 nodes. The width of the stiffness matrix of the linear equation system was 466. This made it possible to eliminate the influence of trivial boundary conditions on the results. 560 computational operations were performed. It corresponded to the number of possible combinations of numerical values of the variables calculated parameters adopted in computer modelling of process of the slab foundation settlement. As an upshot of the computations, the authors made a table of coefficients of approximating expressions for the curves constructed from the results of the calculated dependences of slab foundation settlement on the variable design parameters. The article provides a calculation of settlements of two extended slab foundations of different widths, using a constructed database and interpolation methods. The control calculation in the FEA showed the difference between the values of the control settlements and the values obtained using the proposed tables and the linear interpolation method for 13.45 and 22.08 %. Summing up the results, the offered database can be used for preliminary (estimation) calculations of extended slab foundations settlements.

About the authors

L. A. Bartolomey

Industrial University of Tyumen

ORCID iD: 0000-0001-8092-6476

O. A. Bogomolova

Volgograd State Technical University

Email: boazaritcyn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1163-6285

L. V. Geidt

Industrial University of Tyumen

Email: gejdtlv@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1616-454X

A. V. Geidt

Industrial University of Tyumen

Email: andreygeydt@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2649-6927

References

  1. Matvienko, J. O. Formula of the design resistance of soil for plate foundations / J. O. Matvienko, V. P. Dyba, M. P. Matvienko. – doi: 10.15593/2224-9826/2021.3.04. – Текст : непосредственный // Construction and Geotechnics. – 2020. – Vol. 12, No. 3. – P. 37–45.
  2. Компьютерное моделирование осадок жесткого штампа на однородном весомом основании / Л. А. Бартоломей, О. А. Богомолова, В. Д. Гейдт, А. В. Гейдт. – doi: 10.15593/2224-9826/2022.2.01. – Текст : непосредственный // Construction and Geotechnics. – 2022. – Т. 13, № 2. – С. 5–17.
  3. Компьютерное моделирование осадок штампа на однородном основании с учетом жесткости надфундаментной конструкции / Л. А. Бартоломей, О. А. Богомолова, В. Д. Гейдт, А. В. Гейдт. – Текст : непосредственный // Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении : Материалы научно-технической конференции, Новочеркасск, 28–30 сентября 2022 года. – Новочеркасск : ООО «Лик», 2022. – С. 124–138.
  4. Скворцов, К. Д. Оптимизация формулы расчетного сопротивления грунта / К. Д. Скворцов, А. И. Осокин. – doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-5-117-122. – Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. – 2020. – № 5 (82). – С. 117–122.
  5. Сопоставление результатов расчета несущей способности двухслойного основания заглубленного ленточного фундамента различными способами / А. Н. Богомолов, О. А. Богомолова, А. И. Вайнгольц, О. В. Ермаков. – Текст : непосредственный // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2014. – № 2. – С. 106–116.
  6. Van Baars, S. Numerical check of the Meyerhof bearing capacity equation for shallow foundations / Stefan Van Baars. – doi: 10.1007/s41062-017-0116-1. – Текст : непосредственный // Innovative Infrastructure Solutions. – 2017. – Vol. 3, No. 1 – P. 1–13.
  7. Пилягин, А. В. Определение расчетного сопротивления оснований при различных схемах загружения / А. В. Пилягин. – Текст : непосредственный // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1998. – № 4-5. – С. 28–31.
  8. Пилягин, А. В. К вопросу определения расчетного сопротивления оснований при различных схемах загружения / Пилягин А. В. – Текст : непосредственный // Известия Казанской государственной архитектурно-строительной академии. – 2004. – № 1 (2). – С. 43–44.
  9. Prandtl, L. Über die Härte plastischer Körper / L. Prandtl. – Текст : непосредственный // Nachrichten von der Königl. Gesellschaft der Wissenschaflien zu Göttingen. Mathematisch-physikalische Klasse. – 1920. – K. 1. – P. 74–85.
  10. Reissner, H. J. Zum Erddruckproblem / H. J. Reissner ; Biezeno, C. B. and Burgers, J. M. (eds.). – Текст : непосредственный // Proceedings of the 1st International Congress for Applied Mechanics. – Delft, the Netherlands. – 1924. – P. 295–311.
  11. Гольдштейн, М. Н. Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений / М. Н. Гольдштейн, С. Г. Кушнер, М. И. Шевченко. – Текст : непосредственный // Киев : Будiвельник, 1977. – 208 с.
  12. Van Baars, S. Failure mechanisms and corresponding shape factors of shallow foundations / S. Van Baars. – Текст : непосредственный // 4th Int. Conf. on New Developments in Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Nicosia, 2016. – Nicosia, North Cyprus, 2016. – P. 551–558.
  13. Van Baars, S. The influence of superposition and eccentric loading on the bearing capacity of shallow foundations / S. Van Baars. – Текст : непосредственный // Journal of Computations and Materials in Civil Engineering. – 2016. – Vol. 1, No. 3. – P. 121–131.
  14. Vesić, A. S. Analysis of ultimate loads of shallow foundations / A. S. Vesić. – Текст : непосредственный // Journal of the soil mechanics and foundations division. – 1973. – Vol. 99. – P. 45–71.
  15. Vesić, A. S. Bearing capacity of shallow foundations / A. S. Vesić. – Текст : непосредственный // Foundation Engineering Handbook / H. F. Winterkorn, H. Y. Fan (eds.). – New York ; Cincinatti ; Atlanta ; Dallas ; San Francisco ; London ; Toronto ; Melbourne : Van Nostrand Reinhold Company, 1975. – P. 121–147.
  16. Zhu, M. Shape Factors for Limit Loads on Square and Rectangular Footings / M. Zhu, R. L. Michalowski. – doi: 10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:2(223). – Текст : непосредственный // Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering. – 2005. – No. 131. – P. 223–231.
  17. Предложения о подходе к расчету оснований сооружений / А. Н. Богомолов, А. Н. Ушаков, О. А. Богомолова, С. И. Шиян. – Текст : непосредственный // Юбилейная конференция, посвященная 80-летию кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, 110-летию со дня рождения Н. А. Цытовича, 100-летию со дня рождения С. С. Вялова, Москва, 30 сентября – 01 октября 2010 года. – Москва : Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2010. – С. 147–151.
  18. Численное определение величины расчетного сопротивления основания под штампом конечной жесткости с учетом жесткости надфундаментной конструкции / Л. А. Бартоломей, О. А. Богомолова, В. Д. Гейдт, А. В. Гейдт. – doi: 10.15593/2224-9826/2023.2.07. – Текст : непосредственный // Construction and Geotechnics. – 2023. – Т. 14, № 2. – С. 92–104.
  19. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015617889 Российская Федерация. FEA : № 2015614310 : заявл. 25.05.2015 : опубл. 23.07.2015 / А. Н. Богомолов, О. А. Богомолова, А. В. Редин, А. Н. Ушаков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» (ВолгГАСУ). – Текст : непосредственный.
  20. Zienkiewicz, O. C. The finite element method in engineering science / O. C. Zienkiewicz. – London : McGraw-Hill, 1971. – 531 р. – Текст : непосредственный.
  21. Метод конечных элементов в статике сооружений / Я. Шмельтер, М. Дацко, С. Доброчинский, М. Вечорек ; пер. с польского М. В. Предтеченского; под ред. В. Н. Сидорова. – Москва : Стройиздат, 1986. – 220 с. – Текст : непосредственный.
  22. Назначение размеров расчетных схем при компьютерном моделировании напряженного состояния основания плитного фундамента на основе метода конечных элементов / Л. А. Бартоломей, О. А. Богомолова, В. Д. Гейдт, А. В. Гейдт. – Текст : непосредственный // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2023. – № 2 (91). – С. 5–17.
  23. Флорин, В. А. Основы механики грунтов : в 2 т. / В. А. Флорин. – Ленинград : Госстройиздат, 1959–1961. Т. 1: Общие зависимости и напряженное состояние оснований сооружений. – 1959. – 357 с. – Текст : непосредственный.
  24. Коэффициент бокового давления грунта как одна из величин, определяющих несущую способность однородного основания ленточного фундамента / А. Н. Богомолов, С. А. Калиновский, О. А. Богомолова, А. В. Прокопенко. – Текст : непосредственный // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2013. – № 31-2 (50). – С. 251–257.
  25. Богомолов, А. Н. К вопросу о минимальных значениях коэффициента бокового давления грунтов / А. Н. Богомолов, О. А. Вихарева, С. И. Шиян. – Текст : непосредственный // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2007. – № 7 (26). – С. 6–10.
  26. Ляшенко, П. А. Метод определения коэффициента бокового давления грунтов / П. А. Ляшенко, В. В. Денисенко. – Текст : непосредственный // Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов : Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Института строительства и архитектуры ПГТУ, Йошкар-Ола, 15 мая 2019 года. – Йошкар-Ола : Поволжский государственный технологический университет, 2019. – С. 85–90.
  27. Рекомендации по методам определения коэффициентов бокового давления и поперечного расширения глинистых грунтов / НИИ оснований и подзем. сооружений им. Н. М. Герсеванова. – Москва : НИИОСП, 1978. – 30 с. – Текст : непосредственный.
  28. Нуждин, Л. В. Практический метод расчета осадок фундаментов с учетом деформационной анизотропии грунтов основания / Л. В. Нуждин, О. А. Коробова, М. Л. Нуждин. – Текст : непосредственный // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2014. – № 4. – С. 245–263.

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».