Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ
.pdf
Рис. 3.11 Примеры конструктивных мероприятий.
а) устройство блоков жесткости; б) Конструкция деформационного шва с применением
подвижных опираний балок
|
|
250 |
|
a) |
|
100 |
|
|
|
||
|
Деталь "А" |
||
|
|
80 |
|
|
|
80 |
|
|
|
100 |
|
250 |
250 |
250 |
|
550 |
1050 |
||
|
|||
|
|
||
|
Деталь "А" |
||
б) |
|
10 |
10 |
|
|
|
|
100 |
50 |
|
300 |
100 |
1 |
|
1 |
50 |
|
Битум |
|
|
|
|
|
|
120 |
20 |
|
|
13 |
70 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
Битум |
|
|
|
250 |
|
|
|
45 |
|
|
|
80 над 8 эт. |
|
|
|
90 над 7 эт. |
|
|
|
100над 6 эт. |
|
100 |
250 |
|
Рис. 3.12. Контактные устройства в деформационном шве
а) схема размещения устройства в шве (план); б) конструкция устройства (разрез).
а) 1
2
3 
4
б) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
Узел "А" |
Узел"Б" |
3 |
|
Узел "В" |
|
Узел "А" |
Узел "Б" |
2 |
|
|
2 |
|
4 |
|
Узел "В" |
5 |
2 |
Рис. 3.13 Схема укрепления металлическими замкнутыми поясами: а – фасад здания; б – план здания;
1 – натянутые муфты; 2 – поперечные и продольные тяги; 3 – уголки; 4 – швеллер; 5 – деревянные пробки и костыли.
-снижения жесткости несущих конструкций (например, применение гибких фундаментных плит, увеличение высоты колонн, устройство грунтовых подушек);
-введения гибких вставок и компенсационных устройств (вводы коммуникаций, заполнение деформационных швов и т.п.);
-увеличения зазоров между соседними конструкциями.
Указанные меры следует применять с таким расчетом, чтобы обеспечивались: достаточная площадь опирания конструкций при деформациях З.П.; воздухо– и водопроницаемость стыков между отдельными взаимоперемещающимися элементами конструкций; устойчивость элементов конструкций при деформациях основания.
Комбинированная конструктивная схема предполагает сочетание элементов жестких и податливых конструктивных ситстем, например, разделение здания на короткие жесткие отсеки и т.п.
Здания сложной конфигурации в плане, как правило, разделяют на отсеки. Высоту сооружения в пределах отсека следует принимать одинаковой, а длину отсека – по расчету в зависимости от расчетных деформаций земной поверхности. Деформационные швы между тсеками должны обеспечивать свободные перемещения и наклоны или повороты отсека при деформациях основания. Размеры деформационного шва (рис. 3.14) определяются по формуле:
Рис. 3.14 Конструкции деформационных швов а) постановка парных рам при наличии связей-распорок между фундаментами; б) то же при
отсутствии связей-распорок; в) с применением подвижных опираний балок; г) «Гребенка»
ad m n L0 ; |
|
|
|
an m n L0 QH ; |
(1) |
||
Q m n L0 илиQ |
nh h |
|
|
L |
|||
R |
|||
где L - длина меньшего отсека, но не более расстояния между уступами.
Размер деформационного шва, определенный по формуле (1), должен быть не менее
20см.
В случаях, когда строительными мерами защиты не исключаются деформации конструкций и крены сооружений превышают допустимые нормами значения, предусматривают мероприятия, устраняющие неравномерные осадки и крены сооружения. К этим мероприятиям относятся:
- выравнивание сооружений с помощью домкратов (рис. 3.15);
A-A |
|
B-B |
|
|
4 |
|
|
1 |
|
|
5 |
|
1 |
|
B |
B |
|
4 |
A |
A |
|
||
|
|
2 |
2 |
5 |
|
Рис 3.15. Рихтовка положения шахты лифта
1 – ствол шахты; 2 – фундамент шахты; 3 – шарнирное устройство; 4 – ниша для установки домкрата.
- устройство в фундаментах извлекаемых элементов (рис. 3.16);
Рис. 3.16 Мероприятия, устраняющие неравномерные осадки и крены сооружения.
а – метод подъема; б – метод опускания
-ослабление основания выбуриванием;
-нагружение основания баластом.
Шахты лифтов следует проектировать с учетом наклонов, вызываемых деформациями земной поверхности. В случае, когда расчетные отклонения стен шахт от вертикальной плоскости превышают допустимые проектами, следует предусматривать увеличенные габариты шахт для возможности рихтовки направляющих или предусматривать меры по выравниванию шахт лифтов.
К методам извлечения материала в теле фундамента относится также метод устройства песочниц (рис. 3.17).
Рис. 3.17 «Песочница»
Примыкающие к зданиям инженерные сооружения следует отделять от зданий деформационными швами. Фундаменты под техническое оборудование следует проектировать, предусматривая в зависимости от типа оборудования и технологических требований к его эксплуатации, применение специальных мер защиты, отдавая предпочтение выравниванию оборудования домкратами.
Крановое оборудование промзданий должно проектироваться с обеспечением возможности рихтовки подкрановых конструкций в период влияния подземных горных выработок. При этом габариты приближения кранового оборудования к конструкциям здания должны назначаться с учетом их изменения в процессе рихтовки подкрановых конструкций.
Особенности проектирования свайных фундаментов на подрабатываемых
территориях.
Свайные фундаменты следует применять, как правило, на подрабатываемых территориях I-IV групп. На территориях групп Iк – IVк, использование свайных фундаментов допускается тольеко при наличии специального обоснования.
Горизонтальные перемещения грунтапри подработке приводят к возникновению усилий, передающихся на ростверк в виде горизонтальных реакций. В этих случаях ростверк помимо распределения вертикальных нагрузок работает и в горизонтальной плоскости как фундаментныйжелезобетонный пояс. Расчет ростверка производится в вертикальной плоскости на водействие вертикальных нагрузок с учетом искривления основания при
подработке и в горизонтальном сечении на усилия, передающиеся от свай. Основание в расчетах принимается упругим, свая рассматривается как стержень конечной жесткости.
Важным элементом проектирования является расчетноеобоснование схемы сопряжения голов свай с ростверком. Конструктивно это сопряжение может быть выполнено в виде жесткой заделки, шарнирным или через шов скольжения (рис. 3.18). От схемы сопряжения зависит величина допускаемых горизонтальных перемещений голов свай, которая для свайных фундаментов с низким ростверком принимается равной соответственно 2; 5; и 8см.
2 |
3 |
1 4
2 |
3 |
4 |
2 |
6 |
5 |
1 |
|
|
Рис. 3.18 Схемы сопряжения голов свай с ростверком
а) жесткая заделка; б) шарнирное сопряжение; в) сопряжение через шов скольжения.
1 – свая; 2 – выпуски арматуры из сваи; 3 – стена; 4 – ростверк; 5 – шов скольжения; 6 – армирование оголовка сваи.
Несущую способность по грунту Fcr свай всех видов, работающих на сжимающую нагрузку, при подработке территории следует определять по формуле:
Fcr cr Fd
где cr - коэффициент условий работы, учитывающий изменение физико-механических свойств грунтов и перераспределение вертикальных нагрузок при подработке территорий:
для свай-стоек в фундаментах любых зданий и сооружений cr =1; для висячих свай в фундаментах податливых зданий и сооружений – 0,9; для висячих свай в фундаментах жестких зданий и сооружений – 1,1;
Fd - несущая способность сваи, определенная расчетом или по результатам полевых исследований.
ЛЕКЦИЯ 4. Определение нагрузки на фундаменты подрабатываемых сооружений от вертикальных перемещений основания.
(2 часа)
4.1. Фундаменты каркасных сооружений.
4.1.1. Столбчатые фундаменты, в т.ч. свайные фундаменты.
Проблема определения нагрузок на столбчатые фундаменты от вертикальных перемещений основания сводится к расчету рамы на деформируемом основании на основное
иособое сочетание нагрузок. Анализ выполняется в такой последовательности:
составляется расчетная схема рамы на деформируемом основании (рис. 4.1), собираются нагрузки и рассчитываются вынужденные перемещения опорных узлов cтержней, моделирующих работу грунтового основания;
Рис. 4.1 Расчетная схема сооружения со столбчатыми фундаментами. |
|
выполняются раздельные расчеты рамы на воздействия: нагрузок основного |
||
сочетания; |
наклонов земной поверхности i; искривления земной |
поверхности R или |
|
воздействий уступа hI, hII |
и т.д.; |
|
|
|
составляются |
найневыгоднейшие сочетания усилий |
на уровне подошвы |
фундаментов (сеч. 0 – 0 рис. 4.2) путем линейной комбинации эпюр усилий (рис. 4.2): Nmax,
Mсоотв, Qсоотв; Nmin, Mсоотв, Qсоотв; Mmax, Nсоотв, Qсоотв; Mmin, Nсоотв, Qсоотв; Qmax, Mсоотв, Nсоотв; Qmin,
Mсоотв,Nсоотв (обычно анализируют первые четыре сочетания);
Рис. 4.2 Эпюры усилий в раме.
проверяются давления на основание от найденных сочетаний усилий и при необходимости корректируются размеры подошвы фундаментов;
конструируются элементы фундамента по найденным усилиям (класс по прочности бетона, толщина плиты, армирование плиты и стакана).
Для проверки краевых давлений на основание при особом сочетании нагрузок используют такие условия (первоначально размеры подошвы фундамента определяются для нагрузок основного сочетания с учетом принятых для этого сочетания критериев по ограничению давлений на основание):
0 p 1.5R, |
p 1.5R |
на участке Ap 1.5R 0.2A |
(1) |
|
|
p 0, |
p 0 |
на участке Ap 0 0.2A |
|
4.1.2. Ленточные фундаменты.
Расчетная схема каркасного сооружения на ленточных фундаментах является рама на деформируемом основании (рис. 4.3). Предварительно размеры подошвы фундамента подбираются из расчета на основное сочетание нагрузок. В особом сочетании нагрузок
учитываются начальные перемещения опорных узлов стержней, моделирующих работу грунтового основания.
Рис. 4.3 Расчетная схема каркасного сооружения на ленточных фундаментах.
После выполнения раздельных расчетов на нагрузки основного и особого сочетания по длине балки строятся огибающие эпюры усилий Mmax, Mmin, Qmax, Qmin. По этим усилиям уточняются конструктивные параметры фундамента и назначается его армирование. По усилиям в сержнях, моделирующих работу грунтового основания, строятся огибающие эпюры давлений на основание Pmax, Pmin. При этом найденные давления должны удовлетворять условиям (1). Если эти условия не удовлетворяются, корректируются конструктивные параметры фундамента и расчеты выполняются заново. По найденным давлениям на основание конструируется плита ленточного фундамента (толщина из условия продавливания и рабочая арматура из условия восприятия расчетного изгибающего момента). Для этих целей используется огибающая эпюра давлений на основание Pmax, Pmin. .
4.2.Фундаменты бескаркасных сооружений.
В80-е годы (см. Руководство) нагрузки на фундаменты бескаркасных зданий определялись, как правило, с использованием таблиц и алгоритмов, приспособленных для вычислений на калькуляторах. В последнее время преобладают конечно – элементные расчетные схемы (рис. 4) и машинные расчеты. Если в надземных конструкциях отсутствуют конструктивные меры защиты, все дополнительные усилия от подработки воспринимает фундамент. При этом его расчетной схемой является система перекрестных балок на деформируемом основании. В особом сочетании нагрузок опорным сечениям стержней, моделирующих работу грунтового основания, задают начальные перемещения (рис. 4.4), обусловленные влиянием подземных горных выработок. При этом учитывают искривления выпуклости и вогнутости земной поверхности, а для уступа исследуют его найневыгоднейшее положение в плане фундамента. По результатам расчета на воздействия