Кінцевоелементний аналіз взаємодії геосітки зі стрічковим фундаментом
DOI:
https://doi.org/10.15421/cims.5.343Ключові слова:
геосинтетичне армування, взаємодія ґрунту з геосіткою, багатошарова геосітка, фундамент неглибокого закладання, вертикальний крок геосітки, механізм руйнуванняАнотація
Мета. У статті представлено двовимірний аналіз методом кінцевих елементів (FEA), спрямований на оцінку ефективності багатошарового армування геосіткою стрічкового фундаменту на глинистих і піщаних ґрунтах. Дослідження кількісно визначає вплив вертикального кроку (h) на несучу здатність, зменшення осідання та розподіл напружень. Дизайн / Метод / Підхід. Методологія FEA використовувала модель Мора-Кулона та контактні елементи для моделювання взаємодії ґрунту з геосіткою. Моделювання виконувалося в Plaxis 2D, при цьому глибина закладання першого шару геосітки була зафіксована на рівні u = 0.33B, тоді як співвідношення вертикального кроку (h/B) варіювалося від 0.1 до 0.5 за незмінних інших геометричних параметрів. Результати. Результати підтвердили загальну ефективність армування, що привело до суттєвого збільшення граничної несучої здатності та значного зменшення осідання порівняно з неармованим ґрунтом. Аналіз виявив відмінні оптимальні значення кроку h/B = 0.3 для глинистого ґрунту та h/B = 0.2 для піщаного ґрунту. Теоретичне значення. Дослідження підтверджує роль геосіток як жорстких бар'єрів, що змінюють траєкторії поверхні руйнування. Воно надає детальне розуміння механізмів передачі навантаження шляхом виявлення характерних епюр розтягувальних зусиль: «дзвоноподібного» розподілу для глини та «М-подібного» розподілу для піску. Практичне значення. Отримані результати надають конкретні розрахункові діаграми, що дозволяють фахівцям-практикам оптимізувати вертикальне розташування шарів армування для забезпечення максимальної ефективності без надмірних витрат матеріалу. Оригінальність / Цінність. Оригінальність і цінність цієї роботи полягають у прямому й одночасному порівнянні двох контрастних типів ґрунту за ідентичних геометричних конфігурацій, що дає комплексне уявлення про вплив літології на армування геосіткою. Обмеження дослідження / Майбутні дослідження. Дослідження має обмеження, зокрема виключно числовий і двовимірний характер, що обмежує пряме поширення результатів на квадратні чи круглі конфігурації фундаментів. Подальші дослідження виграли б від включення лабораторних експериментальних випробувань для калібрування числових моделей. Тип статті. Прикладне дослідження.
Завантажити
Посилання
Abdel-Baki, S., Raymond G. P, & Jhonson P. (1993). Improvement of the bearing capacity of footings by a single layer of reinforcement. In Geosynthetic'93 Conf. Proc. (Vol. 1, pp. 407-416). https://cir.nii.ac.jp/crid/1572824499400383872
Adams, M. T., & Collin, J. G. (1997). Large model spread footing load tests on geosynthetic reinforced soil foundations. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 123(1), 66–72. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0241(1997)123:1(66)
Ahmad, H. (2022). Sustainability effect of geogrid reinforced tire-shred sand mixtures on the load pressure-settlement response of shallow footing. Heliyon, 8(11), e11743. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e11743
Akinmusuru, J. O., & Akinbolade, J. A. (1981). Stability of loaded footings on reinforced soil. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 107(6), 819–827. https://doi.org/10.1061/ajgeb6.0001153
Alamshahi, S., & Hataf, N. (2009). Bearing capacity of strip footings on sand slopes reinforced with geogrid and grid-anchor. Geotextiles and Geomembranes, 27(3), 217–226. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2008.11.011
Banu, S., Attom, M., Abed, F., Vandanapu, R., Astillo, P. V., Al-Lozi, N., & Khalil, A. (2024). Numerical analysis of the ultimate bearing capacity of strip footing constructed on sand-over-clay sediment. Buildings, 14(4), 1164. https://doi.org/10.3390/buildings14041164
Basudhar, P. K., Saha, S., & Deb, K. (2007). Circular footings resting on geotextile-reinforced sand bed. Geotextiles and Geomembranes, 25(6), 377–384. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2006.09.003
Bergado, D. T., Long, P. V., & Srinivasa Murthy, B. R. (2002). A case study of geotextile-reinforced embankment on soft ground. Geotextiles and Geomembranes, 20(6), 343–365. https://doi.org/10.1016/s0266-1144(02)00032-8
Binquet, J., & Lee, K. L. (1975). Bearing capacity analysis of reinforced earth slabs. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 101(12), 1257–1276. https://doi.org/10.1061/ajgeb6.0000220
Boushehrian, J. H., & Hataf, N. (2003). Experimental and numerical investigation of the bearing capacity of model circular and ring footings on reinforced sand. Geotextiles and Geomembranes, 21(4), 241-256. https://doi.org/10.1016/s0266-1144(03)00029-3
Dash, S. K., Rajagopal, K., & Krishnaswamy, N. R. (2001). Strip footing on geocell reinforced sand beds with additional planar reinforcement. Geotextiles and Geomembranes, 19(8), 529–538. https://doi.org/10.1016/s0266-1144(01)00022-x
Dash, S. K., Sireesh, S., & Sitharam, T. G. (2003). Model studies on circular footing supported on geocell reinforced sand underlain by soft clay. Geotextiles and Geomembranes, 21(4), 197–219. https://doi.org/10.1016/s0266-1144(03)00017-7
El Sawwaf, M. A. (2007). Behavior of strip footing on geogrid-reinforced sand over a soft clay slope. Geotextiles and Geomembranes, 25(1), 50–60. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2006.06.001
Gupta, A., Dutta, R. K., Shrivastava, R., & Khatri, V. N. (2017). Ultimate Bearing Capacity of Square/Rectangular Footing on Layered Soil. Indian Geotechnical Journal, 47(3), 303–313. https://doi.org/10.1007/s40098-017-0233-y
Hamidi, A., & Abbeche, K. (2019). Bearing capacity of strip footing built on geogrid-reinforced sand over soft clay slope and subjected to a vertical load. Electronic Journal of Structural Engineering, 19, 23-32. https://doi.org/10.56748/ejse.19232
Huang, C.-C., & Tatsuoka, F. (1990). Bearing capacity of reinforced horizontal sandy ground. Geotextiles and Geomembranes, 9(1), 51–82. https://doi.org/10.1016/0266-1144(90)90005-w
Jewell, R. A. (1996). Soil reinforcement with geotextiles (CIRIA Special Publication Vol. 123). Construction Industry Research and Information Association. https://books.google.com/?id=IwFSAAAAMAAJ
Khing, K. H., Das, B. M., Puri, V. K., Yen, S. C., & Cook, E. E. (1994). Foundation on strong sand underlain by weak clay with geogrid at the interface. Geotextiles and Geomembranes, 13(3), 199–206. https://doi.org/10.1016/0266-1144(94)90035-3
Latha, G. M., & Somwanshi, A. (2009). Effect of reinforcement form on the bearing capacity of square footings on sand. Geotextiles and Geomembranes, 27(6), 409–422. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.03.005
Lovisa, J., Shukla, S. K., & Sivakugan, N. (2010). Behaviour of prestressed geotextile-reinforced sand bed supporting a loaded circular footing. Geotextiles and Geomembranes, 28(1), 23–32. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.09.002
Meyerhof, G. G. (1974). Ultimate Bearing Capacity of Footings on Sand Layer Overlying Clay. Canadian Geotechnical Journal, 11(2), 223–229. https://doi.org/10.1139/t74-018
Moraci, N., & Gioffrè, D. (2006). A simple method to evaluate the pullout resistance of extruded geogrids embedded in a compacted granular soil. Geotextiles and Geomembranes, 24(2), 116–128. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2005.11.001
Omar, M. T., Das, B. M., Puri, V. K., & Yen, S. C. (1993). Ultimate bearing capacity of shallow foundations on sand with geogrid reinforcement. Canadian Geotechnical Journal, 30(3), 545–549. https://doi.org/10.1139/t93-046
Palmeira, E. M. (2009). Soil–geosynthetic interaction: Modelling and analysis. Geotextiles and Geomembranes, 27(5), 368–390. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.03.003
Pham, Q. N., & Ohtsuka, S. (2021). Ultimate bearing capacity of rigid footing on two-layered soils of sand–clay. International Journal of Geomechanics, 21(7), 04021115. https://doi.org/10.1061/(asce)gm.1943-5622.0002095
Saha Roy, S., & Deb, K. (2021). Modulus of subgrade reaction of unreinforced and geogrid-reinforced granular fill over soft clay. International Journal of Geomechanics, 21(9). https://doi.org/10.1061/(asce)gm.1943-5622.0002115
Sharma, R., Chen, Q., Abu-Farsakh, M., & Yoon, S. (2009). Analytical modeling of geogrid reinforced soil foundation. Geotextiles and Geomembranes, 27(1), 63–72. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2008.07.002
Terzaghi, K. (1943). Theoretical Soil Mechanics. John Wiley & Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/9780470172766
Tsukada, Y., Isoda, T., & Yamanouchi, T. (1993). Geogrid subgrade reinforcement and deep foundation improvement, Yono City, Japan. In Geosynthetics case histories (pp. 158–159). BiTech Publishers. https://trid.trb.org/View/413276
Xu, C., Liang, C., & Shen, P. (2019). Experimental and theoretical studies on the ultimate bearing capacity of geogrid-reinforced sand. Geotextiles and Geomembranes, 47(3), 417–428. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2019.01.003
Yetimoglu, T., Wu, J. T. H., & Saglamer, A. (1994). Bearing capacity of rectangular footings on geogrid-reinforced sand. Journal of Geotechnical Engineering, 120(12), 2083–2099. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9410(1994)120:12(2083)
Zhou, H., & Wen, X. (2008). Model studies on geogrid- or geocell-reinforced sand cushion on soft soil. Geotextiles and Geomembranes, 26(3), 231–238. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2007.10.002
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Brige Dublin Boussa Elenga, Severin Jean Maixent Loubouth (Author)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Всі статті, опубліковані в журналі Challenges and Issues of Modern Science, ліцензовані за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Це означає, що ви можете:
- Поширювати, копіювати та передавати статтю
- Адаптувати, реміксувати та створювати похідні роботи на основі статті
за умови, що ви надаєте належне посилання на оригінальну роботу, вказуєте ім'я авторів, назву статті, журнал та наявність ліцензії CC BY. Будь-яке використання матеріалів не повинно припускати схвалення авторами або журналом використаного матеріалу.
