книги из ГПНТБ / Строительство и защита зданий на подрабатываемых территориях

точные фазы процесса сдвижения к тем же величинам после окон­ чания процесса сдвижения являются величинами постоянными (в направлении вкрест простирания пласта). Исходя из установлен­ ных выше закономерностей расчет сдвижений и деформаций в про­ межуточные стадии процесса сдвижений в главном сечении вкрест простирания пласта следует производить по формулам:

20

в момент окончания активной стадии процесса

а,, = - ^ - = 0 , 7 8 .

Расчет параметров деформаций земной поверхности в промежу­ точные стадии процесса сдвижения позволяет выявить опасные де­ формации земной поверхности, влияние которых на подрабатывае­ мые объекты может оказаться больше конечных.

Совершенствование методов прогноза характера сдвижения зем­ ной поверхности над горными выработками позволяет более обо­ снованно подходить к выбору и применению мероприятий по защи­ те подрабатываемых зданий и сооружений.

§ 3. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ СООРУЖЕНИИ

Меры защиты подрабатываемых сооружений разделяются на горные и строительные.

Горные мероприятия сводятся к применению способов выемки полезных ископаемых, предусматривающих уменьшение деформа­ ций земной поверхности в районе застройки. К ним относятся:

—оставление сплошных охранных целиков;

—оставление несплошных целиков (подработка камерно-стол­ бовой системой с оставлением междукамерных опорных целиков; отработка пластов короткими лавами с оставлением междулавных

целиков; применение бурошнековой выемки; оставление целиков по некоторым пластам при одновременной отработке других пла­ стов угольной свиты);

—полная или частичная закладка выработанного пространства;

—рациональные методы ведения горных работ (гармоническая отработка; безостановочное подвигание очистных забоев с макси­ мальной скоростью; подработка двумя лавами, движущимися в разные стороны от центра подрабатываемого объекта; расположе­ ние очистных забоев, при котором подрабатываемые сооружения попадают в центральную часть мульды сдвижения).

Строительные мероприятия сводятся к сохранению эксплуата­ ционных качеств существующих сооружений, попадающих в зону влияния горных выработок, и защите вновь проектируемых на под­ рабатываемых территориях сооружений.

Впервом случае необходимо обосновать целесообразность под­ работки уже существующих сооружений и предусмотреть меры конструктивной защиты их до начала подработки.

Вкачестве таких мер могут быть использованы:

— устройство деформационно-осадочных швов, разделяющих здание на короткие замкнутые отсеки прямоугольной формы;

21

—усиление надземных конструкций металлическими тяжами;

—устройство поэтажных диафрагм жесткости с применением железобетонных поясов, расположенных по контуру несущих степ здания (отсека);

конструкций с деформирующимся грунтом и т. п.

В крупноблочных зданиях в качестве поэтажных поясов исполь­ зуют блоки перемычек, соединенных между собой металлическими связями. В кирпичных зданиях стены усиливают армокаменными или железобетонными поясами. В крупнопанельных зданиях пре­ дусматривается устройство прочных соединений стеновых панелей между собой и с панелями перекрытий, а также усиление мест концентраций напряжений, определяемых по расчету.

Во втором случае конструктивная защита предусматривается проектом, и необходимое усиление элементов сооружения назнача­ ется исходя из принятой расчетной модели конструкции, которая может быть решена по жесткой или податливой схеме.

При жесткой схеме за счет создания коротких замкнутых от­ секов, усиления несущих конструкций, увеличения врезаемости фундамента в грунт основания и других подобных мер снижаются дополнительные усилия в конструктивных элементах подрабаты­ ваемого сооружения.

При податливой схеме за счет устройства швов скольжения и подвижных опор шарнирного соединения элементов, а также уве­ личения проемности подрабатываемое сооружение приобретает способность деформироваться в соответствии с искривлениями ос­ нования, т. е. приспосабливаться к этим искривлениям.

Здания над горными выработками могут быть запроектированы также по комбинированным схемам.

При выборе конструктивно-планировочных решений стремятся к наиболее равномерному и симметричному расположению стен в плане здания относительно центральных продольных и поперечных осей здания. Внутренние стены проектируются сквозными на всю ширину или длину зданий. Проемы и простенки принимают по воз­ можности одинаковой высоты и ширины, распределяя их равно­ мерно по длине и высоте здания.

Конструкции фундаментно-подвальной части жилых зданий с по­ перечными и продольными стенами проектируются ленточными по жесткой, податливой или комбинированной конструктивным схе­ мам (рис. 8). При жесткой схеме в расчете фундаментов учитыва­ ются усилия, вызываемые трением сдвигающегося грунта по по­ дошве фундаментов, боковым давлением и силами трения грунта.

22

При податливой схеме учитываются усилия, вызываемые силами трения от сдвига фундаментов по шву скольжения и наклоном фун­ даментов.

Комбинированная конструктивная схема допускает применение шва скольжения над фундаментными подушками. В этом случае длина отсека изменяется довольно существенно, и область опти-

-0.00

Рис. 8. Фундаментно-подвальиая часть жилого крупнопанельного дома. По­ перечный разрез:

/ — железобетонный пояс; 2 — шов скольжения; 3 — фундаментные бетонные блоки.

мального применения такой схемы определяется исходя из эконо­ мической целесообразности.

По общепринятой методике в качестве исходных данных для про­ ектирования сооружений над горными выработками должны быть заданы величины максимальных деформаций земной поверхности на участке строительства в направлении продольной и поперечной осей проектируемого объекта:

е — относительные горизонтальные деформации, мм/м;

где R — минимальный радиус кривизны основания, км.

В качестве исходных данных при проектировании зданий, распо­ ложенных на площадях залегания крутопадающих пластов, долж­ ны приниматься также максимальные величины ожидаемой высо­ ты уступа hy и наклонов между уступами iy.

Наиболее удобным было бы отдельное проектирование каждого сооружения для определенных горно-геологических условий его строительства. Однако неизбежное разнообразие таких условий, даже в небольшом районе застройки, потребует разработки значи­ тельного числа проектов зданий различной протяженности, что при­ ведет к увеличению номенклатуры применяемых изделий. Для мак­ симальной унификации архитектурно-планировочных и конструк­ тивных решений, применяемых строительных изделий и уменьше­ ния проектной документации проектирование подрабатываемых

23

сооружений, предназначенных для массового строительства, выпол­ няется для групп территорий, характеризуемых диапазоном пара­ метров сдвижения земной поверхности (табл. 3).

Т а б л и ц а 3. Предельная этажность зданий на подрабатываемых территориях

с пологим и наклонным залеганием угольных пластов

Внедрение результатов проводимых исследований в практику жилищно-гражданского строительства на угленосных территориях осуществляется поэтапно. При этом учитываются: специфические особенности конкретных районов застройки, наличие материальнотехнической базы и местных строительных материалов, перспекти­ ва дальнейшего развития угледобывающей промышленности, воз­ росшие градостроительные требования, вопросы улучшения бла­ гоустройства жилья и т. д.

В последующих главах будут изложены основные результаты научно-технических исследований и проектных проработок по со­ вершенствованию конструктивных решений основных типов жилых и общественных зданий на подрабатываемых территориях.

Г Л А В А 2.

КР У П Н О П А Н Е Л Ь Н О Е Д О М О С Т Р О Е Н И Е

§4. ЗАСТРОЙКА ТЕРРИТОРИЙ С ПОЛОГИМ

ИНАКЛОННЫМ ЗАЛЕГАНИЕМ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

В1959—1960 гг. донецкие проектные организации разработали проекты крупнопанельных домов для возведения над горными вы­ работками, а домостроительные предприятия Донбасса начали вы­

пускать по этим проектам дополнительные изделия. Не располагая к тому времени необходимыми экспериментальными данными, про­ ектировщики назначили чрезвычайно высокий запас прочности конструкций. Только металла на 1 м2 жилья расходовалось на 20— 22 кг больше, чем для обычных условий строительства.

В этой связи в 1961 —1964 гг. были проведены натурные исследо­ вания 17 пятиэтажных жилых крупнопанельных зданий. Получен­ ные данные позволили разработать приближенные методы расчета крупнопанельных конструкций на воздействия от горных вырабо­ ток и получить более экономичные решения крупнопанельных до­ мов.

Особенностью застройки во многих угольных районах является наличие на территории одного микрорайона и даже квартала или участка площадок, подверженных влиянию горных подработок, и площадок с обычными грунтовыми условиями. Проектирование зданий отдельно для каждого из этих условий усложняло деятель­ ность домостроительных заводов, так как требовало создания боль­ шого парка оснастки, вносило путаницу в систему монтажа и за­ трудняло строительство. Этот производственный и экономический недостаток необходимо было устранить путем унификации кон­ структивных решений.

Для этой цели потребовалось проведение специального комплек­ са натурных, лабораторных и теоретических исследований, а так­ же проектных проработок, которые и были выполнены в 1965— 1968 гг. В результате были получены данные о действительной ра­ боте двух принципиально отличных конструктивных систем крупнопанельных зданий, нашедших массовое применение при строительстве над горными выработками в Донбассе: серии 1-480 (с тремя несущими продольными стенами) и серии 1-464 (с попе­ речными несущими стенами).

Вначале, на основе накопленного опыта строительства, были унифицированы конструкции надземной части жилых 5-этажных крупнопанельных зданий с поперечными несущими стенами, а так­ же домов с тремя продольными несущими стенами для возведения в обычных условиях и над горными выработками для средних и легких условий строительства.

25

При разработке проектов руководствовались следующими исход­ ными положениями:

— за основу была принята рядовая секция с улучшенными ар­

ными швами, устроенными в местах расположения межсекционных поперечных стен;

—длина каждого отсека определялась в зависимости от величи­ ны деформаций земной поверхности;

—для возведения конструкций надземной части применялись унифицированные сборные элементы и их узловые сопряжения.

Конструктивная схема надземной части унифицированных про­ ектов при этом предусматривала соосность поперечных панельных стен для домов над горными выработками с межквартирными пе­ регородками для домов в обычных условиях (рис. 9).

26

Фундаментно-подвальная часть зданий, предназначенных для строительства на подрабатываемых территориях, рассчитывалась на восприятие горизонтальных деформаций, соответствующих па­ раметрам сдвижения земной поверхности для данной области при­ менения типового проекта и, как правило, конструировалась по податливой схеме с устройством шва скольжения.

Такой принцип проектных решений привел к минимальной пере­ оснастке действующих домостроительных предприятий Донбасса, исключая необходимость строительства новых специальных поточ­ ных линий. Кроме того, сократились сроки на разработку типовых проектов, уменьшился объем проектной документации, улучшились технико-экономические показатели (табл. 4) за счет уменьшения расхода металла, снижения трудозатрат, изготовления унифициро­ ванных изделий по группе для обычных условий (по прейскуранту цен это снижение составляет против специальных конструктивных мероприятий 20%).

Т а б л и ц а 4. Сравнительная характеристика унифицированных решений крупнопанельных зданий серии 1-480

Натурные испытания крупнопанельных домов унифицированных серий (1-464АВ и 1-480АВ) показали надежность принятых инже­ нерных решений, позволили разработать более совершенные нормы и рекомендации по проектированию и строительству современных жилых крупнопанельных зданий.

27

В дальнейшем в связи с тем, что на угледобывающих террито­ риях расположены участки с просадочными грунтами, возникла не­ обходимость унификации проектных решений для зданий, возводи­ мых и на таких участках. На основе комплексных исследований были установлены зависимости, по которым представилась возмож­ ность унифицировать проекты с учетом обычных грунтовых усло­ вий строительства на просадочных грунтах и над горными выра­ ботками. Основным положением при данной унификации принят принцип равенства расчетных усилий в элементах конструкций. В зависимости от усилий в конструкциях, рассчитанных для обычных грунтовых условий по специальным формулам, определяется длина отсеков здания с учетом просадочности грунтов или их деформаций при подземных разработках.

Многолетний опыт исследований, проектирования и строитель­ ства в обычных и горных условиях подработок показал высокие архитектурно-планировочные, экономические, производственные и эксплуатационные качества крупнопанельных жилых домов, вы­ полняемых по двум принципиальным конструктивным схемам: се­ рия 1-464 и серия 1-480 с модификациями по планировке квартир н условиям строительства.

Эти схемы оказались вполне вариабельными для унифицирован­ ных конструктивных решений 5- и 9-этажных жилых домов, воз­ водимых в условиях обычных и неравномерно сжимаемых грунтов и над горными выработками.

Для определения рентабельности и перспективности дальней­ шего крупнопанельного домостроения на подрабатываемых пло­ щадках возникла необходимость в проведении соответствующих технико-экономических исследований по данному вопросу. Для экономического анализа были выбраны 5-этажные крупнопанель­ ные бескаркасные шестисекционные 90-квартирные дома серии 1-480А-34 (1-480А-34В) и 1 -464А-15 (1-464А-15В), типовые проекты которых разработаны для обычных условий институтами ЦНИИЭП жилища и Харьковгипроградом, а для условий горных выработокинститутами КиезЗНИИЭП и Донецкпроектом.

Для сравнимости проектные и сметные данные 5-этажных круп­ нопанельных 6-секционных 90-квартирных жилых домов были по возможности унифицированы. Приняты одни и те же материалы для стеновых панелей и фундаментов, одинаковые конструкции по­ лов, одинаковые по виду и качеству отделочные работы. Кроме того, в анализируемых проектах взяты одинаковые единичные рас­ ценки и цены на конструкции, материалы и изделия, одни и те же размеры накладных расходов и плановых накоплений.

Результаты сопоставления технико-экономических показателей приведены в табл. 5 и на рис. 10.

Кривая сметной стоимости дома 1-480А-34В нарастает более ин­ тенсивно с уменьшением радиуса кривизны земной поверхности,

28

чем аналогична кривая для дома серии 1-464А-15В (рис. 10, а), такая зависимость подтверждается также графиком изменения ка­ питаловложений на конструктивные мероприятия (рис. 10, в). Сметная стоимость 1 м2 полезной площади по типовым проектам жилых крупнопанельных 5-этажных домов серии 1-480А-34 и 1-480А-34В для различных радиусов кривизны земной поверхности

Рис. 10. Графики изменения экономических показателей жилых зданий серии 1-480АВ и 1-464АВ, возводимых на подрабатываемых территориях:

соответственно ниже, чем серии 1-464А-15 и 1-464А-15В (рис. 10, а). Стоимость строительных конструктивных мероприятий нарастает в домах с продольными несущими стенами (серия 1-480А) интенсив­ нее, чем в домах с поперечными несущими стенами (серия 1-464А).

С целью экономической оценки конструктивных схем зданий, по­ ставленных в разные горно-геологические условия, в описываемых исследованиях введен вспомогательный конструктивно-архитектур­ ный экономический коэффициент К. Этот коэффициент представ­ ляет собой отношение стоимости железобетонных несущих кон­ струкций ко всей стоимости здания и показывает распределение всей стоимости здания на возведение его основных конструкций и на создание определенного архитектурно-планировочного комплек­ са, ограниченного в пространстве этими конструкциями. Уменьшая стоимостную долю основных конструкций в здании, можно часть капиталовложений обратить на повышение комфортабельности

29