Файл: Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 0
расчета крупнопанельных зданий на неравномерные деформации грунтовых оснований.
В применяемых методах расчета панельных зданий на нерав номерные деформации грунтовое основание принимается нерав
номерно д е ф о р м и р у е м ы м только |
вдоль здания, т . е . сохраняется |
|||
неизменность жесткостных характеристик грунтового |
основания |
|||
в к а ж д о м поперечнике |
здания . |
П р и |
таких моделях |
основания |
взаимодействие между |
продольными |
неравномерно |
оседающи |
ми стенами через поперечные стены в о з м о ж н о только при разли чии в их конструктивных схемах, жесткостях и вертикальных на грузках. В действительности пространственное взаимодействие м е ж д у неравномерно оседающими продольными и поперечными стенами имеет более сложный и неопределенный характер вви ду фактической асимметричной неоднородности грунтового осно вания вдоль и поперек здания, асимметричности конструкций здания, резкого проявления нелинейных деформаций, весьма су щественного влияния деформаций грунта и конструкций в период возведения здания, скорости стабилизации осадок и т. п.
М о ж н о построить много моделей грунтовых оснований с |
от |
|||||
ражением |
неоднородности грунта вдоль и поперек здания, а |
так |
||||
ж е много |
моделей работы |
конструкций, |
усложнив |
этим |
расчет |
|
панельного дома на действие |
неравномерных осадок. Если ж е |
от |
||||
носиться к расчету на неравномерные деформации основания |
к а к |
|||||
к практическому приему выявления х а р а к т е р а работы конструк |
||||||
ций при неравномерных осадках здания, |
а т а к ж е |
для |
весьма |
приближенной количественной оценки работы элементов здания, то для типового проектирования достаточно ограничиться тремя моделями, характеризующими изменчивость грунтового основа ния только вдоль здания, в ы з ы в а ю щ у ю выгиб, прогиб и перегиб
здания . Расчет здания по этим моделям позволяет |
приближенно |
|||||
определять величины усилий в элементах здания |
лишь |
от |
его |
|||
изгиба. Усилия в элементах здания от его закручивания, к а к |
пра |
|||||
вило, не учитываются . Д л я |
типовых проектов панельных |
зданий |
||||
потребовалась |
р а з р а б о т к а |
специальной |
методики |
расчета |
на |
не |
равномерные |
осадки, а т а к ж е методики |
привязки |
зданий |
на |
ме |
сте, учитывающей возможное многообразие грунтовых оснований. Совершенствование этой методики продолжается . М о ж н о пола гать, что при достаточном обобщении результатов наблюдения за неравномерными о с а д к а м и крупнопанельных зданий будут значительно упрощены методы их расчета и привязки, учитываю щие влияние неравномерных осадок основания.
Архитектурно-планировочное решение панельного дома силь но влияет на характер работы ее конструкций при неравномер ных осадках основания. Панельное здание в зависимости от его архитектурно-планировочного решения может быть очень жест ким, п р и б л и ж а ю щ и м с я к ш т а м п у (рис. 33, а ) . П р и соответствую щем конструировании такое здание, возведенное на сильно и не равномерно с ж и м а е м ы х грунтах, может обладать высокой
139
трещиностойкостью и вследствие большой жесткости вызывать перераспределение реактивного отпора грунта, приводящее поч ти к равномерным осадкам .
Рис. 33
Панельное здание может быть и очень гибким, практически не имеющим перераспределения реактивного отпора грунта по
своей длине. Н а |
рис. 33, б показана |
в о з м о ж н а я схема такого зда |
|
ния. Продольная |
короткая д и а ф р а г м а жесткости /, |
расположен |
|
ная в центре здания, обеспечивает |
его продольную |
устойчивость |
140
и почти не реагирует на прогиб и выгиб здания . Основные несу щие конструкции — поперечные стены 2 и перекрытия — слабо
реагируют |
на |
неравномерные |
осадки |
вдоль здания . Т а к ж е |
мало |
реагируют |
на |
неравномерные |
осадки |
н а р у ж н ы е навесные |
стены |
3 при соответствующей подвеске панелей к поперечным стенам и устройстве упругих прокладок в вертикальных и горизонтальных стыках м е ж д у панелями .
В гибких панельных домах, построенных на сильно деформи руемых грунтах, появляется много трещин. В большинстве слу чаев трещины не у г р о ж а ю т прочности несущих конструкций, хо тя и усложняют эксплуатацию домов .
В последние годы в панельных д о м а х стали широко приме няться л о д ж и и и ризалиты . Б о л ь ш о е их количество резко снижа ет изгибную жесткость панельных зданий на действие неравно мерных деформаций грунтового основания. При возведении по добных зданий на сильно деформируемых грунтах необходимо
устраивать |
н а д е ж н ы е свайные фундаменты |
или жесткие моно |
||||
литные железобетонные фундаменты . |
|
|
|
|||
ГОРНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ ВЫРАБОТКИ |
|
|
|
|
||
З е м н а я |
поверхность при |
выемке |
пластов угля подвергается |
|||
значительным д е ф о р м а ц и я м . |
Н а |
ней |
постепенно образуется |
ча |
||
шеобразная |
впадина, н а з ы в а е м а я |
мульдой |
сдвижения 4. К р а я |
ее |
сильно искривлены, а углубленная средняя часть имеет относи тельно ровную поверхность (рис. 3 3 , в ) . При образовании муль ды сдвижения точки ее поверхности имеют неравномерные пере мещения в вертикальном и горизонтальном направлениях . Н а и
более интенсивно эти неравномерные деформации |
проявляются |
по к р а я м мульды. Неравномерные вертикальные |
перемещения |
вызываются изгибным и сдвиговым искривлением верхнего слоя кровли над выработанным пространством, а горизонтальные пе
р е м е щ е н и я — изгибным |
растяжением и сжатием в этом слое. |
||
Величины деформаций подрабатываемой поверхности зави |
|||
сят от толщины |
пласта |
угля, глубины его залегания, угла |
падения |
и чередования |
пластов |
угля, а т а к ж е от длины лавы, |
скорости |
продвижения забоя, способа управления кровлей и геологичес
кого |
состава пород. Д е ф о р м а ц и и поверхности |
мульды |
сдвиже |
||
ния |
достаточно точно прогнозируются |
маркшейдерами . |
|
||
Глубина чаши мульды сдвижения |
г\0 (рис. 33, б) |
примерно |
|||
равна толщине пласта извлекаемого угла. Д л и н а |
к р а я |
мульды |
|||
зависит от величины г|0 и равна приблизительно |
50—80 г|о. П р и |
||||
пологом и глубоком залегании пластов |
край |
мульды сдвижения |
имеет достаточно плавные деформации, количественно характе ризуемые радиусами кривизны р.
Д л я |
расчета конструкций |
п о д р а б а т ы в а е м ы х зданий прини |
мается |
усредненный радиус |
кривизны к р а я мульды, размер ко- |
141
торого (в зависимости от совокупности перечисленных условий) может быть от одного до нескольких десятков километров. Гори
зонтальные подвижки поверхности к р а я |
мульды |
могут |
иметь |
|||||
размеры от 20 мм/пог. |
м до долей миллиметра на |
1 пог. |
м. |
Мень |
||||
шим радиусам кривизны |
соответствуют |
наибольшие |
горизон |
|||||
тальные подвижки и наоборот. |
М а к с и м а л ь н ы е |
наклоны |
края |
|||||
мульды |
достигают 1—2%. |
При |
крутопадающем |
расположении |
||||
пластов |
угля в крае |
мульды (в |
процессе |
ее искривления) |
обра |
зуются сбросы, величина которых колеблется от 5 до 10 см и бо
лее. Л о к а л ь н ы е деформации |
основания, развивающиеся |
на не |
больших (по сравнению с поперечным р а з м е р о м здания) |
участ |
|
ках, обычно не учитываются в |
расчетах. |
|
П л а в н ы е искривления края мульды, а т а к ж е искривления, со провождаемые образованием сбросов, развиваются медленно (месяцами), что несколько снижает вредное действие неравно мерных деформаций на работу конструкций.
К р а й мульды сдвижения перемещается в направлении движе
ния |
забоя . Наиболее опасное положение в период продвижения |
|||
к р а я мульды |
под зданием (рис. 33, е ) . С н а ч а л а |
здание |
попадает |
|
на |
выпуклую |
часть мульды (зону растяжения |
земной |
поверхно |
сти), затем — на относительно спрямленный участок, находя щийся около точки перегиба, и наконец — на вогнутый участок (зону сжатия земной поверхности). В это время в конструкциях здания могут развиваться недопустимые трещины, если при про
ектировании и строительстве не принимаются меры |
по защите |
з д а н и я от действия подработки. Положение здания |
на дне чаши |
мульды сдвижения достаточно безопасно. |
|
Интенсивность искривления к р а я мульды в пределах длины здания может быть охарактеризована стрелой сегмента, образо ванного кривой поверхности края мульды сдвижения, и хордой, равной по длине протяженности здания . П о л о ж е н и я здания во время продвижения под ним к р а я мульды, при которых эти сег менты имеют наибольшие стрелы, являются самыми опасными.
Р а з м е р ы |
стрел сегментов |
зависят |
не только |
от положения |
к р а я |
||||
мульды |
по отношению |
к зданиям, но и от длины |
зданий |
(рис. |
|||||
33,г), т а к |
как стрелы |
таких |
сегментов приблизительно пропор |
||||||
циональны |
к в а д р а т а м |
длин |
их хорд. Чтобы |
снизить влияние ис |
|||||
кривления |
к р а я мульды |
на |
работу конструкций, |
следует |
разре |
||||
з а т ь конструкции деформационными швами |
на отдельные, |
само |
|||||||
стоятельно |
работающие |
отсеки. |
Т а к а я |
конструктивная |
мера |
||||
з а щ и т ы |
весьма эффективна . Она |
не только |
резко |
снижает |
влия |
ние деформаций к р а я мульды, но и значительно улучшает усло
вия статической работы конструкций зданий |
б л а г о д а р я |
умень |
шению длины изгибаемых участков. В ж и л ы х |
зданиях разрезка |
|
на самостоятельные отсеки производится по |
границам |
ж и л ы х |
секций. |
|
|
Р а б о т а конструкций подрабатываемого здания в большой степени зависит от его положения по отношению к краю мульды
142
с д в и ж е н и я . Н а рис. 33, в здание / изгибается в направлении длинной стороны, и потому она находится в значительно худших условиях, чем у здания 2. В здании 3, расположенном под углом
45° к к р а ю |
мульды, проявляется кручение относительно |
продоль |
ной оси. |
|
|
Ж и л ы е |
к в а р т а л ы д л я застройки п о д р а б а т ы в а е м ы х |
террито |
рий надо планировать на основе маркшейдерского прогноза, что позволит поставить большую часть зданий в наиболее выгодном
направлении, |
с н и ж а ю щ е м вредное влияние |
подработки; |
|
|||
Р а з р е з к а |
здания на |
отсеки не исключает |
появления |
дополни |
||
тельных усилий в конструкциях в период подработки . |
Поэтому |
|||||
при проектировании зданий д л я строительства на |
подрабатывае |
|||||
мых территориях очень |
в а ж н о |
правильно определить |
характер |
|||
работы отсеков здания, |
а т а к ж е |
с достаточным |
приближением |
установить величины дополнительных усилий в конструкции. Ввиду малого наклона к р а я мульды сдвижения подрабаты
ваемые отсеки могут рассматриваться вертикально стоящими на
выпуклом или вогнутом цилиндрическом |
упругом основании |
(рис. 33,о, е). В обоих случаях изгибаемые |
отсеки неравномерно |
врезаются в искривленные основания. При малых радиусах кри
визны к р а я мульды и большой жесткости |
оснований, |
а т а к ж е |
большой жесткости отсеков теоретически |
в о з м о ж н ы |
частичные |
потери контакта между фундаментом и основаниями: в первом
случае |
по к р а я м отсека, а во втором — в средней части |
отсека. |
Обычно |
таких потерь контакта фундаментов с основаниями не |
|
наблюдается . |
|
|
Д л я |
некоторого представления о характере работы |
конструк |
ций подрабатываемого панельного дома рассмотрим работу па нельной стены с проемами при положении ее на выпуклой части мульды сдвижения .
В первом приближении рассматриваем изогнутое грунтовое основание однородным, имеющим постоянный коэффициент по стели по длине здания . Чтобы определить усилия в связях между
вертикальными полосами, |
р а з р е з а е м стену |
(рис. 31, Û ) |
сечения |
|||
ми связей по осям /, II, |
III, |
IV |
на основные |
консольные |
системы |
|
А—Д |
и прикладываем в |
местах |
сечений неизвестные (искомые) |
|||
силы |
Y. От собственного |
искривления упругого основания рассе |
ченная стена имеет перемещения, показанные схематично на рис. 31, s. Характер и величины этих перемещений определяются по заданному радиусу кривизны р грунтового основания. П о этим перемещениям основных систем геометрически определяются ве личины А/(р) побочных перемещений сил УІ от вертикальных де формаций основания. В способах определения величин Лг- для стены, стоящей на неравномерно деформируемом основании, п величин А,-(Р )Для такой ж е стены, стоящей на искривленном (вы работкой угля) основании, заключается принципиальное разли чие методов расчета. Определение ж е перемещений от действия единичных сил в принципе одинаково. Д л я фундаментов подра-
ИЗ