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

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

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