Основательный подход

Оценить особенности грунта, рассчитать нагрузки на фундамент помогают программные продукты. Компьютерные технологии автоматизируют выполнение трудоемких расчетных операций.

На решение сложных геотехнических задач, возникающих на этапах строительства, эксплуатации и реконструкции сооружения, ориентированы программы для конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния системы основание-фундамент-сооружение. С помощью пакета прикладных вычислительных программ PLAXIS можно моделировать поведение грунтов различного типа (слабого, упрочняющегося, анизотропного, скального и т. д.), а также учитывать фактор ползучести грунта. Программа позволяет создавать оперативные базы данных по физико-механическим характеристикам грунтов и конструкционных материалов; выполнять расчеты напряжений и деформаций в элементах системы основание-фундамент-сооружение. Кроме статических нагрузок на грунт и сооружения в процессе строительства и эксплуатации объекта влияют и динамические (циклические, импульсные и т. д.). Оценить их влияние на работу грунтового основания и сооружения (например, при забивке свай, движении транспорта, работе вибрационного оборудования, землетрясении и т. д.) можно с помощью программного модуля PLAXIS Dynamics. В этой динамической модели учтены инерция грунтов основания и сооружения, зависимость нагрузки от времени. При моделировании динамических эффектов может быть использована любая из принятых в PLAXIS (Version 8) линейных и нелинейных моделей поведения конструкционных материалов и грунтов. Достаточно широкое применение находят и такие программы, как ABAQUS, ANSYS, ZSOI, работающие по этому же алгоритму.
Для проектирования фундаментов и оснований также применяются программы, основанные на оптимизации разрабатываемых решений (вариантное проектирование). Анализируя множество исходных вариантов, программа «забраковывает» те, что не удовлетворяют заданным критериям. Используется так называемый принцип Парето, который хоть и не подразумевает выделение единственно верного решения, но обеспечивает минимизацию множества приемлемых альтернатив. В ПК «АПОФЕОС» параметры типа фундамента могут оптимизироваться по нескольким критериям. Например, для столбчатых фундаментов специалисты предлагают оптимизировать такие параметры, как глубина заложения фундамента, ширина подошвы фундамента, длина подошвы фундамента и толщина плитной части. Проектировщик задает интервал варьирования каждого параметра исходя из имеющейся геологии, конструктивных особенностей здания и здравого смысла. Для выбора окончательного проектного решения выбранный на предыдущих этапах фундамент рассчитывается с применением кинематического метода предельного равновесия, метода конечных элементов Structure CAD и других программных комплексов, реализующих современные модели упруго-пластического основания. На этом уровне проводится окончательная оптимизация проектного решения фундамента.

Автор: Андрей Мельников (по данным «НИП-Информатика», ООО «ГорПроект»)