DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.168-175
Comparison of Methods for Calculating Slab Foundations, Taking Into Account the Results of Geotechnical Surveys and Geodetic Observations of the Subsidence Process
About the Authors
Viktor Pashynskyi, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pva.kntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5474-6399
Andrii Tykhyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: a.a.tihiy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4204-8550
Mykola Pashynskyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-2669-523X
Serhii Karpushyn, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0001-9035-9065
Volodymyr Yatsun, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: yvkr@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-0245-0075
Abstract
Increasing the height of buildings and structures in combination with the development of areas with unfavorable geotechnical conditions cause the use of foundations in the form of solid reinforced concrete slabs. In complex geotechnical conditions and under high loads, the soils can work beyond linear deformation. This necessitates the calculation of the system "building-foundation-soil" based on the assumptions of nonlinear soil mechanics. The issue of designing foundations for cylindrical structures of the agro-industrial complex, in particular granaries, is especially relevant. The task of this study is a comparative analysis of different methods for calculating the subsidence of slab foundations to select a rational model of deformation of the soil.
The comparison of calculation methods is carried out on the example of the foundation under the granary with a volume of 8841 m3. The foundation is made in the form of a round reinforced concrete slab with a diameter of 20.4 m. The characteristics of the soil are established by the results of geotechnical surveys. The calculation according to the Winkler model (elastic base plate with one coefficient of subgrade reaction) was performed in the "Cross" module of the SCAD Office software package. With a total load on the foundation of 2741 tf, its average subsidence is 2.15 cm. The calculation according to the model of three-dimensional finite elements of cubic shape was performed in the environment of the SCAD Office software package. The average subsidence of the foundation is 2.4 cm. The calculation by the method of layer-by-layer summation according to the instructions of DBN B.2.1-10: 2018 gave the subsidence of the foundation slab equal to 13.7 cm. The actual average subsidence of the foundation during the observation period in different areas of the foundation was 1.1… 2.4 cm and averaged 1.75 cm.
The comparison of the analyzed methods for determining the subsidence of the foundation indicates the closeness of the results of calculations on the model of the slab on an elastic basis and the model of three-dimensional finite elements to the actual value of subsidence and the greatly higher result of the calculation by layer summation. The use of the latter method leads to excessive reliability in the design of foundations.
Keywords
slab foundations, subsidence, calculation methods
Full Text:
PDF
References
1. Vynnykov, YU.L., Pichugin, S.F., Dovzhenko, O.O. & Dmytrenko, A.O. (2015). Budivelʹni konstruktsiyi: navchalʹnyy posibnyk [Building constructions: textbook] . Poltava: TOV «ASMI» [in Ukrainian].
2. Shvetsʹ, V.B., Boyko, I.P., Vynnykov, YU.L. & Zotsenko, M.L. (2014). Mekhanika gruntiv. Osnovy ta fundamenty [Soil mechanics. Bases and foundations]. Dnipropetrovsʹk: «Porohy» [in Ukrainian].
3. Budivli ta sporudy. Vyznachennya klasu naslidkiv (vidpovidalʹnosti) [Buildings and structures. Determining the class of consequences (responsibility)]. (2019). DSTU 8855:2019. Kyiv, DP «UkrNDNTS» [in Ukrainian].
4. Ivanyk, I.H., Pozhar, R.S. & Ivanyk, Ya.I. (2013). Matematychna modelʹ rozrakhunku kruhloho v plani zalizobetonnoho sylosu, posylenoho kompozytnymy strichkamy [Mathematical model of round calculation in terms of reinforced concrete silo reinforced with composite tapes]. Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture. Odessa, ODABA, 49, part. 2, 111–119 [in Ukrainian].
5. Ivanyk, I.H., Martynovych, B.T., Pozhar, R.S., Ivanyk, Yu.I. & Ivanyk, Ya.I. (2013). Rozrakhunok kruhloho v plani zalizobetonnoho fundamentu, posylenoho kompozytnymy materialamy [Calculation of round in terms of reinforced concrete foundation reinforced with composite materials]. Electronic scientific archive of the Scientific and Technical Library of the National University "Lviv Polytechnic". Lviv, Lviv Polytechnic. Teoriia i praktyka budivnytstva –Theory and practice of construction, 755, 144–151. [in Ukrainian].
6. Masyuk, H.Kh. (2011). Zalizobetonni konstruktsiyi inzhenernykh sporud promyslovykh pidpryyemstv: Navchalʹnyy posibnyk [Reinforced concrete structures of engineering structures of industrial enterprises: Textbook]. Rivne: NUVGP [in Ukrainian].
7. Zakhyst vid nebezpechnykh heolohichnykh protsesiv, shkidlyvykh ekspluatatsiynykh vplyviv, vid pozhezhi. Budivelʹna klimatolohiya. [Protection against dangerous geological processes, harmful operational influences, fire. Construction climatology]. (2010). DSTU-N B V.1.1–27:2010. Kyiv, Ministry of Regional Development and Construction of Ukraine, 123 p. [in Ukrainian].
8. Osnovy i fundamenty budivelʹ ta sporud [Foundations of buildings and structures]. (2018). DBN V.2.1-10:2018. Kyiv: Ministry of Construction of Ukraine [in Ukrainian].
9. SCAD help. Online courses from developers. scadhelp.com. Retrieved from: https://scadhelp.com/courses [in Russian].
10. Perel'muter, A.V. & Slivker, V.I. (2002). Raschetnyye modeli sooruzheniy i vozmozhnost' ikh analiza [Design models of structures and the possibility of their analysis]. Kiev : Steel [in Russian].
11. Pidpryyemstva, budivli i sporudy po zberihannyu ta pererobtsi zerna [Enterprises, buildings and structures for storage and processing of grain]. (2009). DBN V.2.2-8-98. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine [in Ukrainian].
12. Pashynskyi, V.A., Tykhyi, A.A., Pashynskyi M.V. & Pichugin S.F. (2020). Statystychnyy analiz rezulʹtativ heodezychnykh zyomok koliy mostovykh kraniv u vyrobnychykh budivlyakh [Statistical analysis of the results of geodetic surveys of bridge cranes in industrial buildings]. Visnyk Odes'koi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury – Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Vol. 81, 87-96 [in Ukrainian].
GOST Style Citations
- Будівельні конструкції: навчальний посібник / Ю.Л. Винников, С.Ф. Пічугін, О.О. Довженко, А.О. Дмитренко. Полтава: ТОВ «АСМІ», 2015. 400 с.
- Механіка ґрунтів. Основи та фундаменти : підручник / В.Б. Швець та ін.; Дніпропетровськ: «Пороги», 2014. 232 с.
- ДСТУ 8855:2019. Будівлі та споруди. Визначення класу наслідків (відповідальності). Київ ДП «УкрНДНЦ», 2019. 13 с. (Націоноальний стандарпт України).
- Іваник І.Г., Пожар Р.С., Іваник Я.І. Математична модель розрахунку круглого в плані залізобетонного силосу, посиленого композитними стрічками . Вісник Одеської Державної академії будівництва та архітектури. 2013. Вип. 49. С. 111–119.
- Розрахунок круглого в плані залізобетонного фундаменту, посиленого композитними матеріалами / І.Г. Іваник та ін. Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету «Львівська політехніка». Львів: Львівська політехніка, Теорія і практика будівництва. 2013. №755. С. 144–151.
- Масюк Г.Х. Залізобетонні конструкції інженерних споруд промислових підприємств: Навчальний посібник . Рівне : НУВГП, 2011. 212 с.
- ДСТУ-Н Б В.1.1–27:2010: Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівельна кліматологія. Київ, Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2010. 123 с. (Національний стандарт України).
- ДБН В.2.1-10:2018: Основи і фундаменти будівель та споруд . [Чинний від 01-01-2019]. К.: Міністерство будівництва України, 2018. 36 с.
- SCAD help. Онлайн-курси від розробників. URL: https://scadhelp.com/courses (дата звернення: 27.09.2021).
- Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа . К. : Сталь, 2002. 600 с.
- ДБН В.2.2-8-98. Підприємства, будівлі і споруди по зберіганню та переробці зерна . К.: Мінрегіонбуд України, 2009. 39 с.
- Статистичний аналіз результатів геодезичних зйомок колій мостових кранів у виробничих будівлях / В. А. Пашинський, А. А. Тихий, М. В. Пашинський, С. Ф. Пічугін . Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. 2020. Вип. 81. С. 87-96.
Copyright (c) 2022 Victor Pashynskyi, Andrii Tykhyi, Mykola Pashynskyi, Serhii Karpushyn, Volodymyr Yatsun
Comparison of Methods for Calculating Slab Foundations, Taking Into Account the Results of Geotechnical Surveys and Geodetic Observations of the Subsidence Process
About the Authors
Viktor Pashynskyi, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pva.kntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5474-6399
Andrii Tykhyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: a.a.tihiy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4204-8550
Mykola Pashynskyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-2669-523X
Serhii Karpushyn, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0001-9035-9065
Volodymyr Yatsun, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: yvkr@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-0245-0075
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Vynnykov, YU.L., Pichugin, S.F., Dovzhenko, O.O. & Dmytrenko, A.O. (2015). Budivelʹni konstruktsiyi: navchalʹnyy posibnyk [Building constructions: textbook] . Poltava: TOV «ASMI» [in Ukrainian].
2. Shvetsʹ, V.B., Boyko, I.P., Vynnykov, YU.L. & Zotsenko, M.L. (2014). Mekhanika gruntiv. Osnovy ta fundamenty [Soil mechanics. Bases and foundations]. Dnipropetrovsʹk: «Porohy» [in Ukrainian].
3. Budivli ta sporudy. Vyznachennya klasu naslidkiv (vidpovidalʹnosti) [Buildings and structures. Determining the class of consequences (responsibility)]. (2019). DSTU 8855:2019. Kyiv, DP «UkrNDNTS» [in Ukrainian].
4. Ivanyk, I.H., Pozhar, R.S. & Ivanyk, Ya.I. (2013). Matematychna modelʹ rozrakhunku kruhloho v plani zalizobetonnoho sylosu, posylenoho kompozytnymy strichkamy [Mathematical model of round calculation in terms of reinforced concrete silo reinforced with composite tapes]. Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture. Odessa, ODABA, 49, part. 2, 111–119 [in Ukrainian].
5. Ivanyk, I.H., Martynovych, B.T., Pozhar, R.S., Ivanyk, Yu.I. & Ivanyk, Ya.I. (2013). Rozrakhunok kruhloho v plani zalizobetonnoho fundamentu, posylenoho kompozytnymy materialamy [Calculation of round in terms of reinforced concrete foundation reinforced with composite materials]. Electronic scientific archive of the Scientific and Technical Library of the National University "Lviv Polytechnic". Lviv, Lviv Polytechnic. Teoriia i praktyka budivnytstva –Theory and practice of construction, 755, 144–151. [in Ukrainian].
6. Masyuk, H.Kh. (2011). Zalizobetonni konstruktsiyi inzhenernykh sporud promyslovykh pidpryyemstv: Navchalʹnyy posibnyk [Reinforced concrete structures of engineering structures of industrial enterprises: Textbook]. Rivne: NUVGP [in Ukrainian].
7. Zakhyst vid nebezpechnykh heolohichnykh protsesiv, shkidlyvykh ekspluatatsiynykh vplyviv, vid pozhezhi. Budivelʹna klimatolohiya. [Protection against dangerous geological processes, harmful operational influences, fire. Construction climatology]. (2010). DSTU-N B V.1.1–27:2010. Kyiv, Ministry of Regional Development and Construction of Ukraine, 123 p. [in Ukrainian].
8. Osnovy i fundamenty budivelʹ ta sporud [Foundations of buildings and structures]. (2018). DBN V.2.1-10:2018. Kyiv: Ministry of Construction of Ukraine [in Ukrainian].
9. SCAD help. Online courses from developers. scadhelp.com. Retrieved from: https://scadhelp.com/courses [in Russian].
10. Perel'muter, A.V. & Slivker, V.I. (2002). Raschetnyye modeli sooruzheniy i vozmozhnost' ikh analiza [Design models of structures and the possibility of their analysis]. Kiev : Steel [in Russian].
11. Pidpryyemstva, budivli i sporudy po zberihannyu ta pererobtsi zerna [Enterprises, buildings and structures for storage and processing of grain]. (2009). DBN V.2.2-8-98. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine [in Ukrainian].
12. Pashynskyi, V.A., Tykhyi, A.A., Pashynskyi M.V. & Pichugin S.F. (2020). Statystychnyy analiz rezulʹtativ heodezychnykh zyomok koliy mostovykh kraniv u vyrobnychykh budivlyakh [Statistical analysis of the results of geodetic surveys of bridge cranes in industrial buildings]. Visnyk Odes'koi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury – Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Vol. 81, 87-96 [in Ukrainian].
GOST Style Citations
- Будівельні конструкції: навчальний посібник / Ю.Л. Винников, С.Ф. Пічугін, О.О. Довженко, А.О. Дмитренко. Полтава: ТОВ «АСМІ», 2015. 400 с.
- Механіка ґрунтів. Основи та фундаменти : підручник / В.Б. Швець та ін.; Дніпропетровськ: «Пороги», 2014. 232 с.
- ДСТУ 8855:2019. Будівлі та споруди. Визначення класу наслідків (відповідальності). Київ ДП «УкрНДНЦ», 2019. 13 с. (Націоноальний стандарпт України).
- Іваник І.Г., Пожар Р.С., Іваник Я.І. Математична модель розрахунку круглого в плані залізобетонного силосу, посиленого композитними стрічками . Вісник Одеської Державної академії будівництва та архітектури. 2013. Вип. 49. С. 111–119.
- Розрахунок круглого в плані залізобетонного фундаменту, посиленого композитними матеріалами / І.Г. Іваник та ін. Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету «Львівська політехніка». Львів: Львівська політехніка, Теорія і практика будівництва. 2013. №755. С. 144–151.
- Масюк Г.Х. Залізобетонні конструкції інженерних споруд промислових підприємств: Навчальний посібник . Рівне : НУВГП, 2011. 212 с.
- ДСТУ-Н Б В.1.1–27:2010: Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівельна кліматологія. Київ, Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2010. 123 с. (Національний стандарт України).
- ДБН В.2.1-10:2018: Основи і фундаменти будівель та споруд . [Чинний від 01-01-2019]. К.: Міністерство будівництва України, 2018. 36 с.
- SCAD help. Онлайн-курси від розробників. URL: https://scadhelp.com/courses (дата звернення: 27.09.2021).
- Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа . К. : Сталь, 2002. 600 с.
- ДБН В.2.2-8-98. Підприємства, будівлі і споруди по зберіганню та переробці зерна . К.: Мінрегіонбуд України, 2009. 39 с.
- Статистичний аналіз результатів геодезичних зйомок колій мостових кранів у виробничих будівлях / В. А. Пашинський, А. А. Тихий, М. В. Пашинський, С. Ф. Пічугін . Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. 2020. Вип. 81. С. 87-96.