Determining the Influence of Physical Nonlinearity of Soil Strength Properties on the Estimated Base Resistance
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Private company "Technology center"
Abstract
ENG: The paper has examined the potential of using nonlinear models of strength in determining the initial critical load on soil, as well as the standardized and estimated base resistance, which makes it possible to reduce labor intensity in the process of determining the strength properties of soils.Based on the analysis and generalization of results from theoretical studies into geomechanical processes using analytical mathematical methods, the formula modifications have been derived that are intended for determining the initial critical load on soil, as well as the standardized and estimated base resistances.We have established interrelation between strength, in particular specific cohesion, and the angle of internal friction, which are included in the strength conditions by Mohr-Coulomb and A. Shashenko, thereby making it possible to improve the procedure for calculating external loads on soil.The dependences of critical loads on base on the mean pressure under the sole of the foundation haven been analyzed in the range of pressure Р = 100...500 kPa using the strength conditions by Mohr-Coulomb and A. Shashenko.It has been established that when using generally accepted estimation formulae to determine the critical loads on base, it is required that the pressure range should be taken into consideration at which the properties of soil strength were determined. In this case, using the Shashenko failure criterion to determine critical loads on base makes it possible to properly consider the impact exerted by the mean pressure on them under the sole of the foundation.In contrast to dependences used currently in the Ukrainian, Belarusian, Russian regulatory documents, as well as in other countries’ standards, the resulting formulae make it possible to take into consideration the dependences of soil strength properties on the mean pressure on soil under the sole of the foundation. The results obtained make it possible to improve the reliability of determining the initial critical load on soil, as well as the standardized and estimated base resistances. This is achieved by taking into consideration the nonlinearity of the Mohr limiting circles’ envelope using the strength condition by A. Shashenko.
UKR: Розглянуто перспективність використання нелінійних моделей міцності при визначенні початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи, що дозволяє зменшити трудомісткість процесу визначення міцнісних властивостей ґрунтів.На підставі аналізу та узагальнення результатів теоретичних досліджень геомеханічних процесів з використанням аналітичних математичних методів отримані модифікації формул, які призначені для визначення початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи. Встановлено взаємозв’язок міцності, зокрема питомого зчеплення і кута внутрішнього тертя, що входять в умови міцності Кулона-Мора та А. Шашенка, що дозволяє вдосконалити методику розрахунку зовнішніх навантажень на ґрунт.Проаналізовано залежності критичних навантажень на основу від середнього тиску під підошвою фундаменту в діапазоні тисків Р = 100...500 кПа з використанням умов міцності Кулона-Мора та А. Шашенка. Встановлено, що при використанні загальноприйнятих розрахункових формул для визначення критичних навантажень на основі обов’язково слід враховувати діапазон тисків, при яких визначалися властивості міцності ґрунту. При цьому використання критерію міцності А. Шашенка для визначення критичних навантажень на основу дозволяє коректно врахувати вплив на них середнього тиску під підошвою фундаменту.На відміну від залежностей, які використовуються в даний час в українських, білоруських, російських та нормативних документах інших країн, отримані формули дозволяють враховувати залежності міцнісних властивостей ґрунту від середнього тиску на ґрунт під підошвою фундаменту. Отримані результати дозволяють підвищити достовірність визначення початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи. Це досягається за рахунок урахування нелінійності обвідної граничних кіл Мора з використанням умови міцності А. Шашенка.
RUS: Рассмотрены перспективность использования нелинейных моделей прочности при определении начального критической нагрузки на грунт, а также нормативного и расчетного сопротивлений основания, что позволяет уменьшить трудоемкость процесса определения прочностных свойств ґрунтов.На основании анализа и обобщения результатов теоретических исследований геомеханических процессов с использованием аналитических математических методов полученные модификации формул, которые предназначены для определения начального критической нагрузки на грунт, а также норм ативно и расчетного сопротивлений основы . Установлено взаимосвязь прочности, в частности удельного сцепления и угла внутреннего трения, входящих в условия прочности Кулона-Мора и А. Шашенка, что позволяет усовершенствовать методику расчета внешних нагрузок на ґрунт. Проанализовано зависимости критических нагрузок на основание от среднего давления под подошвой фундамента в диапазоне давлений Р = 100 ... 500 кПа с использованием условий прочности Кулона-Мора и А. Шашенка. Установлено, что при использовании общепринятых расчетных формул для определения критических нагрузок на основе обязательно следует учитывать диапазон давлений, при которых определялись прочностные свойства почвы. При этом использование критерия прочности А. Шашенка для определения критических нагрузок на основание позволяет корректно учесть влияние на них среднего давления под подошвой фундаменту.На отличие от зависимостей, которые используются в настоящее время в украинских, белорусских, российских и нормативных документах других стран, полученные формулы позволяют учитывать зависимости прочностных свойств почвы среднего давления на грунт под подошвой фундамента. Полученные результаты позволяют повысить достоверность определения начального критической нагрузки на грунт, а также нормативного и расчетного сопротивлений основания. Это достигается за счет учета нелинейности обводной предельных кругов Мора с использованием условия прочности А. Шашенка.
UKR: Розглянуто перспективність використання нелінійних моделей міцності при визначенні початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи, що дозволяє зменшити трудомісткість процесу визначення міцнісних властивостей ґрунтів.На підставі аналізу та узагальнення результатів теоретичних досліджень геомеханічних процесів з використанням аналітичних математичних методів отримані модифікації формул, які призначені для визначення початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи. Встановлено взаємозв’язок міцності, зокрема питомого зчеплення і кута внутрішнього тертя, що входять в умови міцності Кулона-Мора та А. Шашенка, що дозволяє вдосконалити методику розрахунку зовнішніх навантажень на ґрунт.Проаналізовано залежності критичних навантажень на основу від середнього тиску під підошвою фундаменту в діапазоні тисків Р = 100...500 кПа з використанням умов міцності Кулона-Мора та А. Шашенка. Встановлено, що при використанні загальноприйнятих розрахункових формул для визначення критичних навантажень на основі обов’язково слід враховувати діапазон тисків, при яких визначалися властивості міцності ґрунту. При цьому використання критерію міцності А. Шашенка для визначення критичних навантажень на основу дозволяє коректно врахувати вплив на них середнього тиску під підошвою фундаменту.На відміну від залежностей, які використовуються в даний час в українських, білоруських, російських та нормативних документах інших країн, отримані формули дозволяють враховувати залежності міцнісних властивостей ґрунту від середнього тиску на ґрунт під підошвою фундаменту. Отримані результати дозволяють підвищити достовірність визначення початкового критичного навантаження на ґрунт, а також нормативного та розрахункового опорів основи. Це досягається за рахунок урахування нелінійності обвідної граничних кіл Мора з використанням умови міцності А. Шашенка.
RUS: Рассмотрены перспективность использования нелинейных моделей прочности при определении начального критической нагрузки на грунт, а также нормативного и расчетного сопротивлений основания, что позволяет уменьшить трудоемкость процесса определения прочностных свойств ґрунтов.На основании анализа и обобщения результатов теоретических исследований геомеханических процессов с использованием аналитических математических методов полученные модификации формул, которые предназначены для определения начального критической нагрузки на грунт, а также норм ативно и расчетного сопротивлений основы . Установлено взаимосвязь прочности, в частности удельного сцепления и угла внутреннего трения, входящих в условия прочности Кулона-Мора и А. Шашенка, что позволяет усовершенствовать методику расчета внешних нагрузок на ґрунт. Проанализовано зависимости критических нагрузок на основание от среднего давления под подошвой фундамента в диапазоне давлений Р = 100 ... 500 кПа с использованием условий прочности Кулона-Мора и А. Шашенка. Установлено, что при использовании общепринятых расчетных формул для определения критических нагрузок на основе обязательно следует учитывать диапазон давлений, при которых определялись прочностные свойства почвы. При этом использование критерия прочности А. Шашенка для определения критических нагрузок на основание позволяет корректно учесть влияние на них среднего давления под подошвой фундаменту.На отличие от зависимостей, которые используются в настоящее время в украинских, белорусских, российских и нормативных документах других стран, полученные формулы позволяют учитывать зависимости прочностных свойств почвы среднего давления на грунт под подошвой фундамента. Полученные результаты позволяют повысить достоверность определения начального критической нагрузки на грунт, а также нормативного и расчетного сопротивлений основания. Это достигается за счет учета нелинейности обводной предельных кругов Мора с использованием условия прочности А. Шашенка.
Description
О. Tiutkin: ORCID 0000-0003-4921-4758, O. Shashenko: ORCID 0000-0002-7012-6157, V. Shapoval: ORCID 0000-0003-2993-1311, O. Kovrov: ORCID: 0000-0003-3364-119X, A. Skobenko: ORCID: 0000-0002-8122-6583, K. Babii: ORCID 0000-0002-0733-2732, O. Samorodov: ORCID 0000-0003-4395-9417, S. Slobodyanyuk: ORCID 0000-0003-4874-7296
Keywords
failure criteria by Mohr-Coulomb and A. Shashenko, load on soil, cohesion, angle of internal friction, критерії міцності Кулона-Мора і А. Шашенка, навантаження на ґрунт, зчеплення, кут внутрішнього тертя, критерии прочности Кулона-Мора и А. Шашенка, нагрузки на грунт, сцепление, угол внутреннего трения, КМТ
Citation
Determining the Influence of Physical Nonlinearity of Soil Strength Properties on the Estimated Base Resistance. / Shashenko O. et al. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 6, No 7 (102). P. 19–26. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.184946.