книги из ГПНТБ / Строительство и защита зданий на подрабатываемых территориях

мирующегося основания. В частности, для балочной схемы зданий проведено исследование напряженно-деформированного состояния системы при различных величинах положения уступа под зданием с учетом нелинейных свойств грунта.

Как видно из проведенных исследований, учет нелинейных свойств оснований часто приводит к резкому уменьшению расчет­ ных усилий. Это подтверждает, что учет реальных свойств осно­ ваний необходим, а мнение о том, что пренебрегая пластическими овойствами грунта всегда увеличивают запас прочности в конструк­ циях, необосноваио.

Учет пластических деформаций вносит существенные поправки и при нахождении наклонов сооружения. Следует учесть, что расче­ ты по линейным моделям оснований могут занижать значения на­ клонов сооружения, что также подтверждается расчетами.

§ 10. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАСТРОЙКИ УГЛЕНОСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

ЗДАНИЯМИ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

Результаты описанных в предыдущих параграфах натурных и лабораторных испытаний, а также исследований математической модели позволяют сделать следующие основные выводы:

—в расчетах крупнопанельных зданий повышенной этажности, возводимых на подрабатываемых территориях, необходимо учиты­ вать реальные свойства основания. Расчет пластических деформа­ ций при расчете здания вносит существенные поправки и при на­ хождении наклонов;

—заметная концентрация напряжений в углах проемов панелей вызывает необходимость усиления зоны вблизи проемов панелей путем постановки дополнительных арматурных стержней;

—дополнительные напряжения в подоконной перемычке в сред­ нем на 30% превышают напряжения в надоконной перемычке;

Эти выводы были использованы при разработке «Временных ре­ комендаций по проектированию зданий повышенной этажности' на подрабатываемых территориях в Донецком угольном бассейне».

На основании этих рекомендаций был спроектирован и построен унифицированный 9-этажный четырехсекционный 144-квартирный жилой дом широтной ориентации в крупнопанельных конструкци­ ях серии 1-464Д-84ВУ.

Конструктивная схема, состоящая из несущих поперечных и про­ дольных внутренних стен с опирающимися на них по контуру па­ нелями перекрытий, связанных между собой, образует систему пе­ рекрываемых коробок и в целом — пространственную систему, обеспечивающую устойчивость и жесткость здания от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, деформирующегося ос­ нования.

Проект предназначен для применения в обычных условиях и на подрабатываемых территориях с пологим и наклонным падением для легких и средних условий строительства. Надземные конструк­ ции изделий, их армирование и узлы соединений рассчитаны на не­ равномерные осадки здания с учетом неоднородности грунтов осно­ вания. Фундаментно-подвальная часть решена в двух вариантах с защитой по комбинированной схеме:

из цокольных панелей по фундаментному железобетонному поясу;

из полнотелых фундаментных блоков с цокольным и фундамент­ ным железобетонными поясами, связанных между собой железобе­ тонными вертикальными связями в виде строек.

В обоих вариантах между фундаментным поясом и подушкой фундамента предусмотрен шов скольжения из двух слоев пергами­ на с посыпкой молотого графита.

В тот же период КиевЗНИИЭП разработал проект крупнопа­ нельного 9-этажного 144-квартирного четырехсекционного жилого дома с продольными стенами широтной ориентации в крупнопа­ нельных конструкциях для строительства серии 1-480АВ.

Таким образом был разрешен вопрос проектирования и строи­ тельства секционных жилых крупнопанельных зданий, составляе­ мых из блок-секций высотой 9 этажей на подрабатываемых терри­ ториях для условий наиболее распространенных параметров под­ работок при радиусе кривизны 10 км и более, горизонтальных де­ формаций 3—5 и наклонов менее 7 мм/м.

Для определения экономической эффективности строительства зданий повышенной этажности на угленосных территориях Донец­

застройки 661,0 м2, стоимостью 316,7 тыс. руб.

Удельные капитальные вложения на строительство 9-этажного жилого дома на 35,6 тыс. руб. больше, чем 5-этажного. Однако

82

ний на единицу застраиваемой угленосной территории, иначе го­ воря, показывают капиталоемкость застроенной площадки. Коэф­ фициент капиталоемкости 9-этажных зданий против 5-этажных ра­ вен 2, что следует признать эффективным с точки зрения капита­ ловложений на жилищное строительство.

Кроме того, при застройке микрорайона зданиями повышенной этажности значительно уменьшается удельный вес (на 1 м 2 жилой площади) капиталовложений на строительство инженерных сетей, коммуникаций и на благоустройство по сравнению с 5-этажной за­ стройкой с одинаковым выходом жилой площади. По данным КиевЗНИИЭП 9-этажная застройка уменьшает такие капиталовложе­ ния на 8—10%.

При рассмотрении эксплуатационного периода жилых зданий различной этажности приоритет также остается за 9-этажными зда­ ниями, несмотря на первоначальные большие капиталовложения, а именно, если принять постоянный годовой государственный доход

лений условный доход на занимаемую зданием территорию состав» ляет для 9-этажного дома 14,2 руб. з а 1 м 2 занимаемой земельной территории, а для 5-этажного — 8,1 руб. Таким образом, в эксплуа­ тационном периоде государственный годовой доход или положитель­ ная экономическая эффективность при строительстве одного 9- этажного жилого здания по сравнению с 5-этажными (с одинако­ вой жилой площадью в принятых вариантах) составит 4 тыс. руб. и таким образом за 9 лет окупит разницу (36 тыс. руб.) в капитало­ вложениях.

Защита многоэтажных жилых зданий от горных подработок мо­ жет осуществляться охранными угольными целиками, что приво­ дит к безвозвратным потерям полезного ископаемого, отрицательно влияет на нормальную .работу шахты: нарушает рентабельность ее работы, увеличивает себестоимость добычи угля, укорачивает срок службы шахты.

Применение конструктивных мероприятий дает возможность подрабатывать здание без оставления охранных целиков, исключа­ ет потери угля в недрах, но требует дополнительных затрат как материальных, так и денежных.

Экономический эффект от расконсервации запасов угля в охран­ ных целиках может быть определен только в конкретных случаях охраны многоэтажных зданий с известными горногеологическими, техническими и технико-экономическими условиями на эксплуата­ ционной шахте.

пая стоимость (на 1 м3 строительного объема) конструктивных ме­ роприятий в 9-этажных домах

Следовательно, оптимальная с. точки зрения экономической эф­ фективности площадь застройки микрорайона при конструктивной

выходит за пределы экономической целесообразности его защиты горными мероприятиями (охранными целиками) и по своей терри­ тории ближе относится к области экономической целесообразности защиты конструктивными мероприятиями.

Конструктивные мероприятия в строящихся зданиях исключа­ ют необходимость применения безопасной глубины в качестве кри­ терия для возможности подработки зданий в соответствии с дей­ ствующими в настоящее время «Правилами охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок в Донецком угольном бассейне», утвержденными Министерством угольной промышленности СССР.

Для определения экономического ущерба в варианте защиты микрорайона охранным целиком определяем величину запасов уг­ ля, которые следовало бы оставить в контуре охранного целика для защиты микрорайона. Эти запасы рассчитываются по формуле

85

ГЛ А В А 4.

СТРОИТЕЛЬСТВО КАРКАСНО - ПАНЕЛЬНЫХ З Д А Н И Й

§П. ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

НА УГЛЕНОСНЫХ ПЛОЩАДЯХ

В 1965—1967 гг. КиевЗНИИЭП разработал несколько проектов каркасных зданий на угленосных площадях, из которых следует от­ метить индивидуальный проект Дома молодежи в Краснодоне и типовые проекты школ 222-1-72В, 222-1-69В, а также типовой про­ ект детсада-ясель 212-1-2В.

Дом молодежи представляет собой каркасное двухэтажное зда­ ние, решенное 'В двух объемах, соединенных переходами. Размеры в плане каждого объема составляют 30X30 м. В основу конструк­ тивного решения положен сборный железобетонный каркас по се­ рии ИИ-04-4 с сеткой колонн 6 x 6 м. Исключение составляет двух­ светный зал пролетом 12 м. Перекрытие зала—стальные фермы.

По маркшейдерскому расчету ожидались следующие параметры деформации земной поверхности от выемки трех залегающих под площадкой пластов: R=12 км, е=0,0038.

Первоначальным проектным решением в пределах каждого объемно-планировочного блока предполагалось выполнить жесткие диафрагмы-связи для восприятия усилий от неравномерных оседа­ ний в направлении, перпендикулярном к плоскостям расположения ригелей: в плоскостях ригелей эти усилия должна была воспринять рамная конструкция. Для защиты от горизонтальных деформаций планировалось устроить горизонтальные связи в уровне подошвы

целик, и из конструктивных мероприятий были оставлены только деформационные швы, разделяющие объемно-планировочные блоки.

Для типового проекта 222-1-72В школы на 1476 учащихся, пред­ назначенного для строительства на площадках с параметрами де­ формаций более благоприятными,чемR= 10км ие = 0,0038, принят каркас по серии ИИ-04-4, разработанный институтом МНИИТЭП. Здание сложной конфигурации в плане и состоит из шести двух­ этажных объемов, примыкающих к прямолинейному одноэтажно­ му переходу. Размеры пяти двухэтажных объемов, отделенных от перехода деформационными швами, составляют 42X9 м, и одного объема (блока, предназначенного для кинозала, столовой и спорт­ зала) — 36x30 м. Колонны всех первых этажей, расположенные по сетке 6X12, 6X6 и 6X3 м, заделаны в отдельно стоящие железо­ бетонные фундаменты стаканного типа. Стены здания навесные из керамзитобетонных панелей.

87

Для защиты здания от горизонтальных деформаций фундаменты устроены по песчаному слою толщиной 5—10 с м , кроме этого, все продольные ряды фундаментов под колонны соединены между со­ бой связями-раопорками, служащими одновременно фундаментны­

в габаритах 24X42 м запроектированы как продольные, так и по­ перечные связи-распорки между фундаментами.

Типовой проект 212-1-2В детсада-ясель на 140 мест, предназна­ ченный для условий R = I Q км, Б = 0,0032, составлен для двухэтаж­ ного каркасного здания размером в плане 42X42 м , к которому с торцов примыкают одноэтажные неотапливаемые веранды. Веран­ ды отделены от основного объема деформационным швом. Так же, как и для проектов школ, в проекте здания детсада-ясель в каче­ стве несущих конструкций принят сборный железобетонный каркас по серии ИИ-04-4. Пространственная устойчивость каркаса дости­ гается: за счет жесткого соединения сборных железобетонных ри­ гелей с колоннами я продольном направлении и устройством диа­ фрагм жесткости в поперечном направлении, а также жесткости перекрытий из сборных железобетонных овально-пустотных пане­ лей, которые при соответствующей заделке стыков работают, как жесткие горизонтальные диафрагмы.

По расчету каркас должен был полностью воспринять усилия от деформаций, вызванных неравномерными оседаниями и наклоном основания. Для уменьшения действия горизонтальных деформаций на здание предусмотрено опирание сборных фундаментов колони на монолитную плиту, устраиваемую только под башмаком; плита от башмака отделена горизонтальным швом скольжения из двух слоев пергамина с прослойкой графита между ними. Башмаки фундаментов соединены между собой связями в продольном и по­ перечном направлении.

Особенность решения, примененного в проекте детсада-яслей, за^ ключается в устройстве шва скольжения для отдельно стоящих фундаментов.

Из проектов многоэтажных каркасных зданий, которые выпол­ нены для строительства на угленосных площадях, следует отметить проекты зданий для Донецка: инженерный корпус Донецкого ПромстройНИИпроекта (14 этажей), Дом бытовой радиотелеви­ зионной техники (8 этажей), здание завода «Ремточмеханика» (6 этажей).

К высотной части инженерного корпуса ДонпромстройНИИпроекта, нижние три этажа которой выполнены в монолитном железо­ бетоне, примыкают боковые трех- и четырехэтажные крылья с раз­ мерами в плане соответственно 15X42 и 15X36 м . Боковые крылья отделены от высотной части деформационными швами. Фундамен-

88

гом высотной части служит монолитная железобетонная плита, выполненная совместно со стенами подвала, в фундаменте высот­ ной части предусмотрен шов скольжения. Колонны высотной части сборного железобетонного каркаса двухветвевые. Общая устой­ чивость здания и восприятие горизонтальных нагрузок в эсплуатационной стадии здания обеспечивается работой горизонтальных дисков перекрытия и дополнительно установленных вертикальных диафрагм жесткости.

В отличие от высотной части инженерного корпуса, его боковые крылья решены по схеме неполного каркаса: здесь наряду с внут­ ренним каркасом, функцию несущих конструкций выполняют на­ ружные кирпичные стены. Особенностью проектного решения в ин­ женерном корпусе ДонпромстройНИИпроекта является устройство сравнительно жесткой фундаментной части здания.

Дом бытовой радиотелевизионной техники имеет Г-образную конфигурацию в плане. К высотной части примыкают двух- и трех­ этажные объемы, отделенные от нее деформационными швами. Под всем зданием запроектирован подвал.

Фундаменты высотной части предусмотрены монолитными желе­ зобетонными сплошными, в малоэтажной части — столбчатые. Не­ сущей конструкцией подземной части служит сборный железобе­ тонный каркас, разработанный институтом Моспроект-1 для обще­ ственных зданий. Наружные стены выполнены из кирпича. Сравни­ тельно благоприятные горно-геологические условия подработки не потребовали для этого здания значительного усиления конструк­ ций.

Для здания завода «Ремточмеханика» принят сборный железобе­ тонный каркас по серии ИИ-60, ограждающими конструкциями яв­ ляются панели из ячеистого бетона по серии CT-02-11/61. Здание в плане разделено на два отсека размерами 42x25 и 13X30 м. Под всей площадью обоих отсеков устроен подвал. Дополнительные усилия от подработки, вызванные вертикальным оседанием и на­ клоном элементов здания, должны воспринимать элементы карка­ са, для восприятия усилий от горизонтальных деформаций основа­ ния предусмотрена сплошная фундаментная плита из монолитного железобетона.

Несомненный интерес представляет также проектное решение здания крытого колхозного рынка в Червонограде.

Типовой проект колхозного рынка с торговым узлом 30X30 м, перекрытым трехшарнирными арками из сборного железобетона, н вспомогательными помещениями, примыкающими к торговому за­ лу, предназначается для обычных условий строительства. Проект необходимо было привязать к площадке, ожидаемые деформации которой составляли: ^ = 1 7 км; е = 0,0026; ч)т=0,7 м.

С целью уменьшения влияния деформаций при подработке, вспо­ могательные помещения были отделены от торгового зала дефор-

89

мационными швами, ленточные фундаменты вспомогательных поме­ щений усилены железобетонными поясами. Кроме того, были за­ проектированы затяжки арок в уровне перекрытия подвала, опоры арок соединены между собой железобетонным поясом.

Подобное проектное решение является одним из немногих, вы­ полненных для строительства на угленосных площадях.

Анализ проектов, в которых несущей конструкцией является кар­ кас, показывает, что в инженерной практике наиболее распростра­ ненными конструктивными мероприятиями при возведении зданий на подрабатываемых территориях являются:

—разрезка зданий на отсеки деформационными швами;

—устройство горизонтальных связей .в уровне фундаментов;

—выполнение более жесткого фундамента (в основном для вы­ сотных зданий);

—усиление конструкций каркаса.

Наряду с этим используется гибкость каркасных схем, которые уже по своей природе являются податливыми. Следует также от­ метить и такие важные конструктивные мероприятия, как тщатель­ ное оформление деформационных швов, местное усиление несущих и ограждающих конструкций, анкеровка панелей перекрытия, по­ датливая навеска панелей наружных стен.

Имеющийся опыт нуждался во всесторонней проверке и научном обобщении и развитии. Это было тем более важно, что потребность в строительстве многоэтажных жилых и общественных зданий кар­ касного типа, особенно в Донбассе, растет с каждым годом. В этой связи в КиевЗНИИЭП проведен комплекс экспериментальных ис­ следований, описание которых приведено в последующих парагра­ фах данной главы.

§ 12. ИСПЫТАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАМ

ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ СМЕЩЕНИИ ОПОР

Для исследования каркасов на вынужденные смещения опор, вызванные деформациями земной поверхности при ее подработке, приняты железобетонные унифицированные многопролетные рамы, состоящие из собственно ригеля и колонн с жесткими монолитными узлами, изготовленные в заводских условиях. Испытания проводи­ лись на стенде (рис. 33). Опытный образец в масштабе 1 : 2 пред­ ставлял собой монолитную трехпролетную Т-образную конструк­ цию с шагом 3 м. Ригель к стойки армированы объемными свар­ ными каркасами с рабочей арматурой и поперечными стержнями класса А-Ш, бетон марки 400.

Вертикальная нагрузка на стойки создавалась двумя 100-тонны­ ми гидравлическими домкратами ДГ-100, вертикальные нагрузки на ригель — специальными грузами с помощью рычагов, которые

90