Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

Рис 2.4 Деформации земной поверхности при разработке свиты крутопадающих угольных пластов:

1, 2 -слои горных пород соответственно до и после оседания земной поверхности.

Расчетные значения деформаций земной поверхности, учитываемые при расчете зданий и сооружений как факторы нагрузки, следует определять умножением ожидаемых (вероятных) значений деформаций земной поверхности на соответствующие коэффициенты n, принимаемые по таблице 2.3.

При расчете зданий и сооружений на воздействие деформаций земной поверхности необходимо вводить соответствующие коэффициенты условий работы m, принимаемые при выполнении горных работ на глубине до 500м по таблице 2.4, на глубине более 500м – равными единице.

Таблица 2.3

Примечание. Значения n, меньшие единицы, принимаются в сочетаниях воздействий, когда уменьшение воздействия в сочетании соответствует наиболее неблагоприятному случаю.

Примечание. Для зданий (сооружений) башенного типа при l 15м следует принимать

mi = 1,5.

Для подкрановых путей мостовых кранов, имеющих длину 60м, следует принимать mi = 0,5.

Расчетные схемы деформирования основания, используемые для определения усилий, деформаций и ширины раскрытия трещин в конструкциях зданий (сооружений), возникающих вследствие неравномерных деформаций основания, принимаются в следующем виде (рис. 2.5).

Схемы вертикальных перемещений земной поверхности при подработке принимаются

взависимости от горно-геологических условий в виде параболического цилиндра с радиусом

ввершине, равным R, или смещения основания параллельно начальной горизонтальной поверхности с образованием вертикального уступа h (рис. 2.5а, б).

Перемещение любой точки основания y относительно оси здания определяется по формуле

n m 2

2R

где - расстояние от рассматриваемой точки до центральной оси здания

(сооружения) или его отсека.

Рис. 5. Расчетные схемы деформирования основания

Разность перемещений y двух точек основания здания (сооружения), вызванная кривизной земной поверхности, определяется по формуле

где 1, 2 - расстояние от рассматриваемых точек основания до соответствующей центральной оси здания (сооружения) или его отсека.

Разность перемещений y двух точек основания здания (сооружения), вызванная равномерным наклоном i земной поверхности, определяется по формуле

Расчетное направление уступа в плане здания (сооружения) следует принимать по простиранию пластов полезных ископаемых.

Расчетное местоположение уступа в плане здания (сооружения) следует принимать таким, при котором возникают наибольшие усилия в несущих конструкциях или наибольший крен здания (сооружения).

В тех случаях, когда линии уступов могут быть протрассированы площадкой, расчетное местоположение уступа в плане следует принимать по его возможному расположению.

Схема горизонтальных перемещений земной поверхности принимается в виде линейных треугольных эпюр с нулевой точкой, расположенной в центре здания

(сооружения). Перемещение любой точки основания l относительно соответствующей центральной оси здания (сооружения) или его отсека, вызванное горизонтальными деформациями земной поверхности (растяжения – сжатия), следует определять по формуле

ЛЕКЦИЯ 3. Принципы проектирования сооружений на подрабатываемых территориях. Принцип жёсткости. Принцип податливости. Принцип компенсации неравномерных деформаций земной поверхности. Конструктивные меры защиты сооружений. Конструкции фундаментов мелкого и глубокого заложения.

(4 часа)

При проектировании зданий и сооружений на подрабатываемых территориях следует предусматривать следующие мероприятия:

планировочные мероприятия;

конструктивные меры защиты зданий и сооружений:

мероприятия, снижающие неравномерную осадку и устраняющие крены зданий и сооружений с применением различных методов их выравнивания;

горные меры защиты, предусматривающие порядок горных работ, снижающий деформации земной поверхности;

ликвидацию (тампонаж, и т.п. пустот старых горных выработок, находящихся на глубине до 80м, выявленных в процессе изыскательских работ;

мероприятия, обеспечивающие нормальную эксплуатацию наружных и внутренних инженерных сетей, лифтов и другого инженерного и технического оборудования в период проявления неравномерных деформаций основания.

Проектами зданий и сооружений в случае необходимости следует предусматривать выполнение работ, сведенных с инструментальными наблюдениями за деформациями земной поверхности, а также зданиями и сооружениями, включая и период их строительства.

Планировочные мероприятия. Применяются для уменьшения влияния неравномерных земной поверхности на здания и сооружения. Они не во всех случаях могут быть применены, однако, когда такая возможность имеется, оказываются очень эффекимвными. Примерами эффективных планировочных мероприятий являются следующие. Увязка во времени планов горных и строительных работ (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Схема увязки во времени отработки угольных месторождений и строительного основания площадки.

С этой целью под намечаемой к застройке площадкой отрабатывают наиболее влияющий пласт, тем самым существенно уменьшая расчетные деформации земной поверхности. Строительство ведут на частично подработанной территории. При освоении строительством площадко с крутым залеганием угольных пластов довольно часто можно протрассировать линии будущих уступов с рядом расположенной застроенной территорией. В этом случае можно таким образом разработать ПДП, чтобы здание расположилось в зонах между уступами (рис. 3.2).

Рис. 3.2 Расположение здания между уступами

Почти всегда известно направление горных работ (по простиранию пласта). В этом случае целесообразно длинную ось здания ориентировать вкрест простирания (по падению). Тогда в наиболее опасном направлении (по короткой оси) здание будет испытывать минимальные крены, самоустраняющиеся после прохождения горной выработки (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Ориентация здания вкрест простиранию

На площадках с тектоническими нарушениями выкос под наносы плоскости сместится. Тогда, например, каркасно–панельное здание рамно связевой конструктивной системы следует ориентировать длинной осью перпендикулярно линии выхода на земную поверхность подвига. В этом случае неравномерные осадки будут испытывать

малочувствительные к таким воздействиям связевые рамы (по этому принципу разработан ПДП ДонГАСА).

Горные меры защиты разрабатываются технологическими организациями угледобывающей промышленности. Возможно так спланировать выработки в пластах свиты, что суммарные деформации земной поверхности будут минимальными (рис. 3.4).

Рис. 3.4 Подработка сооружения спаренными лавами.

Применяют подработку ответственных объектов расходящимися лавами (от разрезной печи) с целью посадить объект, например, доменную печь, в плоское дно мульды сдвижения

(рис. 3.5).

Рис. 3.5 Посадка сооружения в плоское дно мульды

Наиболее эффективной горной мерой защиты является обратная закладка выработанного пространства. Выработанное пространство закладывают горелой породой или песком. Это мероприятие позволяет снизить расчетные деформации земной поверхности на 70...90%. Примеры: Подработка города Донецка. Наиболее широко это мероприятие применяется в Польше. Государственный принцип угледобычи – сохранение экологии и

Рис. 3.8 Устройство фундаментных связей – распорок.

устройства фундаментов зданий в виде сплошных плит, перекрестных балок, балок – стенок и т.п.

При проектировании по податливой конструктивной схеме следует предусматривать возможность приспособления конструкций без появления в них дополнительных усилий к неравномерным деформациям земной поверхности за счет:

- разделения зданий и сооружений деформационными швами на отдельные отсеки

(рис. 3.9);

Рис. 3.9 Разделение здания на отдельные отсеки

-устройства в подземной части горизонтальных швов скольжения (рис. 3.10);

Рис. 3.10 Устройство горизонтальных швов скольжения.

- введения шарнирных и податливых связей между элементами несущих и ограждающих конструкций (рис. 3.11, 3.12, 3.13);