Файл: Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 81

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Д л я системы

поперечных стен, аналогичных

и з о б р а ж е н н ы м

на рис. 27 и 28, но находящихся на упругом грунтовом

основании,

Рпр определяется

решением уравнений (11.21) — (11.24)

с

соответ­

ствующим изменением величин А по (ІІ.26в).

 

 

 

И з л о ж е н н ы е

способы определения Р П р могут

быть

развиты

д л я более сложных систем, п р и б л и ж а ю щ и х с я к принимаемым реально.

Методы расчета конструкций панельных зданий, основанные на определении предельной горизонтальной нагрузки, вызываю ­ щей разрушение здания, целесообразно применять при проекти­ ровании сейсмостойких зданий, так как во время землетрясений здания получают повреждения и разрушения главным образом от действия горизонтальных сейсмических сил. Этот метод дает возможность определять наиболее уязвимые места в конструкци­ ях зданий, близких к разрушению, и принимать необходимые ме­ ры дл я получения равнопрочных конструкций.

Г Л А В А

III. ХАРАКТЕРНЫЕ

ЧЕРТЫ Р А Б О Т Ы

 

К О Н С Т Р У К Ц И И К Р У П Н О П А Н Е Л Ь Н Ы Х З Д А Н И И

ПРИ Н Е Р А В Н О М Е Р Н Ы Х Д Е Ф О Р М А Ц И Я Х

 

Г Р У Н Т О В О Г О

О С Н О В А Н И Я

И ПРИ К О Л Е Б А Н И Я Х

ТЕМПЕРАТУРЫ

Н А Р У Ж Н О Г О

В О З Д У Х А

 

В практике строительства и эксплуатации зданий и сооруже­

ний часто приходится сталкиваться

с неравномерными деформа ­

циями грунтовых

оснований. Ввиду

различного

происхождения

проявляются

они

по-разному. Н о во всех случаях

неравномерные

вертикальные деформации грунтового основания в ы з ы в а ю т ло­ кальный изгиб здания или распространенный по всей длине зда­ ния, а т а к ж е его кручение. В зависимости от направления гори­ зонтальные перемещения грунтового основания вызывают либо внецентренное сжатие, либо внецентренное р а с т я ж е н и е коробки здания, а т а к ж е перекос.

Неравномерные вертикальные деформации грунтового осно­ вания бывают вследствие неоднородной структуры грунта по длине здания (обычные условия строительства) . К р о м е того, они могут вызываться замачиванием просадочных грунтов, оттаива­ нием вечномерзлых грунтов, замерзанием и оттаиванием пучинистых грунтов, а т а к ж е искривлением земной поверхности при подземных выработках . Горизонтальные перемещения грунтовое

го основания очень

ярко проявляются на п о д р а б а т ы в а е м ы х пло­

щ а д к а х угленосных

бассейнов.

 

НЕРАВНОМЕРНО СЖИМАЕМЫЕ

ГРУНТЫ

Чтобы иметь представление

о характере работы конструкций

панельного дома, построенного на неравномерно с ж и м а е м о м

грунтовом

основании,

рассмотрим работу

панельной

стены

с проемами

(рис. 31), стоящей на

грунтовом

основании,

неравно­

мерно с ж и м а е м о м

по ее длине. Изменчивость жесткости

грунто­

вого основания п о д л и н е стены приближенно

можно выразить ли­

бо переменным коэффициентом постели, либо переменным

моду­

лем деформации .

Н а

рис. 31,6

показана

одна из

возможных

схем изменчивости жесткости грунтового основания,

выраженной

через переменный коэффициент постели с.

 

 

 

 

Чтобы определить усилия в связях м е ж д у вертикальными по­ лосами, рассекаем стену по осям /, / / , III, IV на основные кон­ сольные системы: А, Б, В, Г, Д и прикладываем в местах сечений перемычек неизвестные (искомые) силы У (рис. 31, а ) . Эти силы определяются решением системы уравнений, составленной как

132

для многоэтажной многопролетиой р а м ы с шарнирами в ригелях

по

осям

/,

// , / / / ,

IV:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 У , 0 „

4 - ^

=

0;

 

 

 

(III . 1)

 

 

 

/

-

(

/

= 0,1,2,..., 2п;

/ = 0, 1,2,..., 4л);

 

 

/ / —

(t =

 

2л. +

0, 2л + 1 + . . . + 4л; / =

0, 1,2

6п);

///— (і =

4л + 0,

4« + 1 +

... 4- 6«; / =

2я +

0,2л +

1 + . . . + 8л);

IV—(i = 6« - I -

 

0,

6/i 4- 1 4 - ... 4 - 8я;

/ =

4/г +

0,4/г +

l +

... +8/г) .

 

Д л я

упрощения

операций

по определению перемещений ос­

новных консольных систем, вызванных д е ф о р м а ц и я м и

грунтово­

го основания условно считаем, что жесткость опорных

шарниров

фундаментных

перемычек

(рис.

19, в)

равна

бесконечности

(у=

С Ю ) . Тогда

выделенные

сечениями

перемычек

консольные

полосы стены и приложенные к ним силы

У имеют

перемещения,

показанные на рис. 31, е. Характер этих перемещений вызван де­ формациями грунтового основания под действием внешней р а в ­ номерно распределенной вертикальной нагрузки (собственный вес конструкций плюс полезная нагрузка) при заданном в этом примере изменении коэффициента постели вдоль стены по пораболе. Поэтому величины осадок и углов поворота вертикальных полос стены находятся в обратной зависимости от величины ко­

эффициента

постели по длине стены. П о этим перемещениям гео­

метрически

определяются

величины ДІ дл я системы уравнений

( I I I . 1 ) .

 

 

Д л я системы уравнений

( I I I . 1 ) перемещения S,-j от действия

единичных сил в сечениях перемычек складываются из переме­ щений, вызванных упругими д е ф о р м а ц и я м и основных консоль­ ных систем, заделанных в жесткое основание, и дополнительных перемещений, вызванных упругими д е ф о р м а ц и я м и грунтовых ос­ нований под этими консольными системами. Н а рис. 32 показаны схемы перемещений элементов основной консольной системы Б (рис. 32, а), которыми м о ж н о руководствоваться дл я определе­ ния главных и побочных перемещений сил У, приложенных к по­ лосе Б.

На рис. 32, б д а н а схема перемещений элементов системы,

ког­

да полоса

Б з а д е л а н а в жесткое основание и изгибается верти­

кальной единичной силой, приложенной в сечении 1/і.

 

Н а рис. 32, в и з о б р а ж е н а схема дополнительных перемещений

элементов

системы от поворота фундамента полосы Б на

угол

а.і. Этот угол поворота вызван действием момента от вертикаль ­

ной единичной силы,

приложенной в

сечении

1/і:

t

g a < - = v f r

+ ^ ) -

( І І І Л а )

На рис. 32, г приведена схема дополнительных перемещений, вызванных вертикальной единичной силой, перенесенной в центр

134

полосы Б. Перемещения подошвы фундамента могут быть выра ­ жены вертикальным поступательным перемещением

Рис. 32

135

и углом

поворота

 

 

 

 

 

 

 

t g ß , =

 

 

(Ш.ів)

 

 

 

 

 

 

Н а

рис.

32, д дана

схема

перемещений

элементов системы,

когда

полоса

Б з а д е л а н а в жесткое

основание и изгибается гори­

зонтальной единичной силой, приложенной в сечении

Схема дополнительных перемещений элементов системы от

поворота

фундамента

полосы

Б

на угол

ап+х приведена на

рис. 32, е. Этот угол поворота вызван действием момента от гори­

зонтальной единичной силы, приложенной в сечении

1/і:

 

 

 

 

 

 

 

(Ш.іг)

Н а

рис.

32,ж

дана

схема перемещений

элементов

системы,

когда

полоса

Б з а д е л а н а

в жесткое основание и имеет

сдвиговые

деформации

от

горизонтальной единичной

силы,

приложенной

всечении

На рис. 3 2 , з показана схема дополнительных перемещений элементов системы от сдвиговых деформаций в грунтовом осно­ вании

где

Yn+i — единичная

горизонтальная сила, приложенная в

точ­

ке і;

ЬБ

— ширина фундамента под полосой Б;

I Б

— д л и н а

от­

сеченного фундамента под полосой Б; сх—средняя

величина

коэффициента сдвига

грунта.

 

 

 

Аналогично определяются перемещения фундаментов осталь­

ных

полос стены.

 

 

 

 

Д о л и

побочного перемещения ô;j и главного

перемещения

о,,,

вызванные упругими д е ф о р м а ц и я м и полос стены

(рис. 32, б, д,

ж),

определяются методами строительной механики

упругих систем.

Д о л и

побочного перемещения бц и главного

перемещения

б«,

вызванные д е ф о р м а ц и я м и грунтового основания, определяются

геометрически на основании схем, показанных

на рис. 32, в,

г, е, з.

П р и определении главного перемещения 8ц

учитывается

соб­

ственная

д е ф о р м а ц и я

перемычки связи (і), вызванная непосред­

ственным

действием

единичной силы, приложенной к этой пере­

мычке.

В неравномерно оседаемых стенах горизонтальные силы вы­ з ы в а ю т в вертикальных полосах большие горизонтальные напря ­

ж е н и я с ж а т и я

и р а с т я ж е н и я .

Характер

распределения таких

на­

пряжений еще

недостаточно

раскрыт . П р и б л и ж е н н о распределе ­

ние напряжений с ж а т и я или р а с т я ж е н и я

показано

штриховкой

на

рис. 31, е. В этой

схеме нормальные н а п р я ж е н и я

от действия

си­

лы Y1 в ы з ы в а ю т

деформации

в полосе

Б в пределах от сечения

136

1/і до оси

полосы Б,

а от действия силы

У 1 1 — в пределах от се­

чения Uli

до полосы

Б.

 

Д о л ю

главного перемещения, вызванного нормальными гори­

зонтальными н а п р я ж е н и я м и от действия

горизонтальной единич­

ной силы, можно приближенно определять, руководствуясь рас­

пределением

горизонтальных нормальных напряжений

в поло­

се Б (рис. 31, в) . К а ж д у ю

полосу стены удобно считать

абсолют­

но жесткой на действие

горизонтального с ж а т и я и растяжения,

сосредоточив все деформации полосы в примыкающих

консолях

(перемычках)

соответствующим повышением их податливости на

действие единичных горизонтальных сил. Если к стене жестко

примыкают диски перекрытий, то они т а к ж е включаются в

рабо ­

ту на действие горизонтальных единичных сил, что д о л ж н о

учи­

тываться соответствующим уменьшением податливости связейперемычек на действие этих сил. •

Побочные и главные перемещения сил У в сечениях фунда­ ментных перемычек от упругих деформаций полос стены равны нулю. Побочные и главные перемещения вертикальных сил У в се­ чениях фундаментных перемычек от деформаций грунтового ос­ нования могут быть приближенно определены по схемам, пока­ занным на рис. 20 и 21, принимая д л я к а ж д о й полосы стены со­ ответствующее среднее значение коэффициента постели с. Так, д л я полосы Б

г

с і

+ с п

СБ

—

2

Р а с с м а т р и в а е м а я стена

при

равномерной вертикальной на­

грузке имеет прогиб краев по отношению к середине, что объяс ­ няется уменьшением жесткости грунтового основания от середины

стены к ее к р а я м .

П р и таком

искривлении вверху

стены

горизон­

тальные силы У

имеют

з н а к

+

( р а с т я ж е н и е ) , а

внизу

з н а к —

( с ж а т и е ) . Вертикальные

силы

У можно рассматривать

к а к вер­

тикальные поперечные силы изгибаемой балки . От них зависит степень перераспределения вертикального реактивного отпора грунтового основания. П р и выгибе стены направление верти­ кальных сил У совпадает с направлением, показанным в левой

части рис.

31, а, т. е. силы имеют з н а к -f-. От действия

этих сил

реактивный

отпор грунта

по к р а я м

стены уменьшается,

а в сред­

ней части увеличивается.

К а ж д а я

вертикальная полоса

изгиба­

ется под действием вертикальных и горизонтальных сил У отно< сительно своей вертикальной оси. Кроме того, вертикальные си­ л ы У, перенесенные на ось полосы, в ы з ы в а ю т в ней либо сжатие, либо растяжение, в зависимости от их направления .

Если жесткость грунтового основания увеличивается от сере­

дины стены к ее к р а я м , то стена

имеет прогиб середины

по отно­

шению к к р а я м . В этом случае

горизонтальные силы

У вверху

стены имеют

з н а к

—, а внизу знак

+ . Т а к ж е меняется

знак

вертикальных

сил

У. Соответственно

меняются направления

из-

137

гиба вертикальных полос и направление действия на полосы центрально приложенных вертикальных сил Y. Реактивный от­

пор грунтового основания возрастает

от

середины

к

к р а я м

стены.

 

 

 

 

 

Интенсивность искривления стены находится в прямой

зави­

симости

от степени неоднородности грунтового основания' и в

обратной

зависимости от его жесткости

и

собственной

жесткос ­

ти стены. При одинаковых искривлениях двух стен усилия в их

элементах находятся в прямой

зависимости от жесткости

стен.

П р и интенсивном изгибе панельных стен можно о ж и д а т ь

рас­

крытия горизонтальных стыков от изгиба полос стены силами Y

относительно

их вертикальных

осей. В верхней,

мало прпгру-

женпой части

панельной стены

при интенсивном

ее изгибе

воз­

можен сдвиг панелей по горизонтальным стыкам. Этими явлени­

ями в значительной мере объясняется весьма заметное

падение

жесткости панельных

зданий

при

увеличении

их

искривления.

Вертикальное

армирование

по

к р а я м полос

стены

предот­

в р а щ а е т недопустимое раскрытие

горизонтальных стыков. Уст­

ройство специальных

связей в горизонтальных

стыках

может

быть эффективной

мерой д л я

предотвращения

сдвига

панелей

по горизонтальным стыкам.

 

 

 

 

 

Т а к а я схема расчета панельной

стелы с проемами на действие

неравномерных деформаций грунтового основания достаточно

полно о т р а ж а е т фактические

условия

ее

работы.

 

Она

может

быть использована д л я расчета

н а р у ж н ы х

стен,

но с

некоторыми

дополнениями, учитывающими

наличие

балконов

и

лоджий,

а

т а к ж е для расчета

пространственной

системы,

состоящей

из

продольных и поперечных стен.

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я количественной оценки

работы

конструкций

конкретное

здание д о л ж н о рассчитываться

по индивидуальной

модели осно­

вания, о т р а ж а ю щ е й

фактическую изменчивость

грунта.

Однако,

учитывая унификацию армирования панелей, а

т а к ж е

неизбеж ­

ность пластического

перераспределения

усилий

в элементах зда­

ния, приходится довольствоваться приближенной количествен­ ной оценкой работы элементов зданий по унифицированным мо­ д е л я м основания. Погрешности в этом случае приводят только к некоторому увеличению количества трещин, полная ликвидация которых на данном уровне крупнопанельного домостроения пока невозможна (она реальна при полном переходе на предваритель ­ но н а п р я ж е н н ы е конструкции) .

Развитие крупнопанельного домостроения послужило толч­ ком д л я р а з р а б о т к и методов расчета крупнопанельных зданий на различные действия неравномерных д е ф о р м а ц и й грунтовых ос­

нований. В р а б о т а х кандидатов техн. наук Косицина

Б. А., Л и -

ш а к а

В . И . , - Муллера Р . А., Ю ш и н а

А. И . и в других

исследова­

ниях

достаточно глубоко освещены

вопросы расчета крупно­

панельных зданий на различные проявления неравномерных де­ формаций грунтовых оснований. Это позволяет внедрять методы

138

Смотрите также файлы