Статті

Вплив температурних коливань на межу розподілу «ґрунт-фундамент»

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2026

Останнє оновлення: 26 червня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1520

Authors:

С. Бенаяд*, orcid.org/0000-0001-5717-5846, Університет Бешар-Тахрі Мохамеда, лабораторія Fimas, м. Бешар, Алжир; Університет Бешар-Тахрі Мохамеда, Технологічний факультет, кафедра цивільного будівництва та гідравліки, м. Бешар, Алжир, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ю. Садек, orcid.org/0000-0002-9085-2156, Університет Бешар-Тахрі Мохамеда, лабораторія Fimas, м. Бешар, Алжир; Університет Бешар-Тахрі Мохамеда, Технологічний факультет, кафедра цивільного будівництва та гідравліки, м. Бешар, Алжир

Ф. Кадрі, orcid.org/0009-0001-5139-6143, Університет Бешар-Тахрі Мохамеда, лабораторія Fimas, м. Бешар, Алжир, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (3): 050 - 055

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-3/050

Abstract:

Мета. Метою дослідження було вивчення реакції по лінії взаємодії «ґрунт-фундамент» на коливання температури. У цьому дослідженні аналізується вплив коливань температури на розподіл напружень на межі розділу «фундамент-ґрунт», що має вирішальне значення за наявності джерела тепла або в регіонах зі значними коливаннями температури.

Методика. Для моделювання взаємодії між пружнопластичним ґрунтом (за критерієм Мора-Кулона) й жорстким залізобетонним фундаментом із пружною поведінкою застосовується закон контакту й тертя із використанням методу контактних коефіцієнтів у межах методу скінченних елементів. Для аналізу впливу температури на сумісну роботу ґрунту й фундаменту враховується термомеханічна взаємодія, що дозволяє детально дослідити поведінку системи за різних умов.

Результати. Результати свідчать про те, що зміни температури ґрунту мають суттєвий вплив на розподіл контактних напружень на межі взаємодії «фундамент-ґрунт». Такі коливання можуть впливати на загальні експлуатаційні характеристики та стійкість фундаментів, особливо в умовах, коли температурні коливання є значними.

Наукова новизна. У цій роботі, разом із моделюванням усіх видів нелінійності (геометричної, матеріальної й контактної) методом скінченних елементів, представлено метод термомеханічного взаємозв’язку, що дає змогу точно проаналізувати вплив температури на взаємодію ґрунту й фундаменту – аспект, який часто ігнорується у традиційних дослідженнях.

Практична значимість. Отримані результати є цінними для інженерів, які займаються проєктуванням фундаментів, особливо в регіонах, де спостерігаються значні коливання температури, спричинені як природними явищами (наприклад, геотермальними гарячими водами), так і промисловою діяльністю (наприклад, підземними печами для обробки матеріалів), зокрема на об’єктах енергетики. Ураховуючи теплові ефекти при проєктуванні фундаментів, можна зменшити ризики, пов’язані із температурними змінами ґрунту й фундаментів, тим самим підвищивши стабільність і довговічність інфраструктури.

Ключові слова: взаємодія «фундамент-ґрунт», тертя, зміна температури, термомеханічна взаємодія

References.

1. Stephen, J., Marshall, M. B., & Lewis, R. (2014). An investigation into contact pressure distribution in bolted joints. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 228(18), 3405-3418. https://doi.org/­10.1177/0954406214528320

2. Shirakawa, A., Sawa, T., & Naruse, T. (2018, July). FEM contact stress analysis at the bearing surfaces in bolted joints under external loadings. Proceedings of the ASME Pressure Vessels and Piping Conference 2018, 51616, V002T02A024. American Society of Mechanical Engineers. https://doi.org/10.1115/PVP2018-84086

3. Schaumann, P., Raba, A., & Bechtel, A. (2013). Impact of contact interface conditions on the axial load bearing capacity of grouted connections. Proceedings of EWEA 2013, Vienna, Austria.

4. Slimane, B., Fatima, K., & Aimen, Y. (2019). Determination of stresses at the interface of a rigid eccentric footing, accounting for the effect of soil mechanical characteristics and footing geometrical parameters. Revista Romana de Inginerie Civila, 10(4), 424-433.

5. Benayad, S., Berga, A., & Sadek, Y. (2017). Influence of eccentric footing thickness on contact pressure and stress distribution at interface. International Journal of Civil Engineering and Technology, 8(7), 669-675.

6. Krabbenhoft, S., Damkilde, L., & Krabbenhoft, K. (2014). Bearing capacity of strip footings in cohesionless soil subject to eccentric and inclined loads. International Journal of Geomechanics, 14(3), 04014003. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000332

7. Yang, X., Yin, J.-H., & Li, L. (2003). Influence of a nonlinear failure criterion on the bearing capacity of a strip footing resting on rock mass using a lower bound approach. Canadian Geotechnical Journal, 40(3), 702-707. https://doi.org/10.1139/t03-010

8. Yang, X.-L., & Sui, Z.-R. (2008). Seismic failure mechanisms for loaded slopes with associated and nonassociated flow rules. Journal of Central South University of Technology, 15(2), 276-281.
https://doi.org/10.1007/s11771-008-0051-6

9. Wu, K., Fan, Q., & Zheng, J. (2015). Effect of strength anisotropy on failure envelope of offshore shallow foundations under combined loading. Journal of Coastal Research, (73), 521-526. https://doi.org/10.2112/SI73-091.1

10.      Maugeri, M., Castelli, F., Motta, E., & Nova, R. (2000). Shaking table test of failure of a shallow foundation subjected to an eccentric load. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 20(5-8), 435-444. https://doi.org/10.1016/S0267-7261(00)00091-9

11.      Taiebat, H. A., & Carter, J. P. (2002). Bearing capacity of strip and circular foundations on undrained clay subjected to eccentric loads. Geotechnique, 52(1), 61-64. https://doi.org/10.1680/geot.2002.52.1.61

12.      Hjiaj, M., Lyamin, A. V., & Sloan, S. W. (2004). Bearing capacity of a cohesive–frictional soil under non-eccentric inclined loading. Computers and Geotechnics, 31(6), 491-516. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2004.06.001

13.      Loukidis, D., Chakraborty, T., & Salgado, R. (2008). Bearing capacity of strip footings on purely frictional soil under eccentric and inclined loads. Canadian Geotechnical Journal, 45(6), 768-787. https://doi.org/10.1139/T08-015

14.      Shahin, M. A., Jaksa, M. B., & Maier, H. R. (2001). Artificial neural network applications in geotechnical engineering. Australian Geomechanics, 36(1), 49-62.

15.      Laman, M., & Uncuoglu, E. (2009). Prediction of the moment capacity of pier foundations in clay using neural networks. Kuwait Journal of Science and Engineering, 36, 1-20.

16.      Ornek, M., Laman, M., Yildiz, A., & Demir, A. (2012). Prediction of bearing capacity of circular footings on soft clay stabilized with granular soil. Soils and Foundations, 52(1), 69-80. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2012.01.002

17.      Maghsoodi, S., Cuisinier, O., & Masrouri, F. (2020). Thermal effects on mechanical behaviour of soil–structure interface. Canadian Geotechnical Journal, 57(1), 32-47. https://doi.org/10.1139/cgj-2018-0583

18.      Maghsoodi, S., Cuisinier, O., & Masrouri, F. (2019). Thermo-mechanical behaviour of clay–structure interface. E3S Web of Conferences, 92, 11007. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199210002

19.      Vasilescu, A. R., Laloui, L., Nuth, M., & Péron, H. (2019). Impact of temperature cycles at soil–concrete interface for energy piles. L. Laloui & A. Di Donna (Eds.). Energy geotechnics: SEG-2018, (pp. 307-314). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99670-7_5

20.      Laloui, L. (2001). Thermo-mechanical behaviour of soils. Revue Française de Génie Civil, 5(6), 809-843. https://doi.org/10.1080/12795119.2001.9692328

21.      Burghignoli, A., Desideri, A., & Miliziano, S. (2000). A laboratory study on the thermomechanical behaviour of clayey soils. Canadian Geotechnical Journal, 37(4), 764-780. https://doi.org/10.1139/t00-010

22.      Saix, C., Devillers, P., & El Youssoufi, M. S. (2000). Thermomechanical coupling mechanisms in the consolidation of unsaturated soils. Canadian Geotechnical Journal, 37(2), 308-317. https://doi.org/10.1139/cgj-37-2-308

23.      Neaupane, K. M., & Nanakorn, P. (2006). Coupled heat-deformation-flow analysis for clayey soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(4), 521-525. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2006)132:4(521)

24.      Litewka, P. (2010). Finite element analysis of beam-to-beam contact, (53). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-12940-7

25.      Barber, J. R. (2002). Instability of thermoelastic contact. D. Dowson, C. M. Taylor, M. Godet, & D. Berthe (Eds.). Friction and instabilities, (pp. 1-37). Springer.

26.      Rieger, A., & Wriggers, P. (2004). Adaptive methods for thermomechanical coupled contact problems. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 59(6), 871-894. https://doi.org/10.1002/nme.900

• < Попередня
• Наступна >