авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Учет жесткостных параметров зданий при расчетах оснований и фундаментов

-- [ Страница 2 ] --

Рис. 8. Нагрузки на основание от стенового здания и плоской плиты

С помощью выражения (1) была вычислена толщина плиты, соответствующая предельной жесткости здания.

Предельная жесткость в продольном направлении равна .

Высота плиты в продольном направлении, соответствующая предельной жесткости плиты, составит:

Сравнение результатов расчетов прогибов плиты и зданий с различным количеством стеновых этажей показало, что здание с одним стеновым этажом обладает меньшей жесткостью по сравнению с предельной, а с двумя стеновыми этажами – большей жесткостью. То есть для данного здания по условиям совместной работы с основанием достаточно устроить только 2 стеновых этажа. Расчеты нагрузок на основание при различном количестве стеновых этажей в каркасном здании приведены на рис.9.

Рис. 9. Нагрузки на основание от здания с одним и двумя стеновыми этажами

В четвертой главе выполнена оценка снижения жесткости надземных конструкций за счет упругопластической работы железобетона. По результатам численых исследований установлено, что при учете пластических деформаций надземных конструкций снижается их общая жесткость и, как следствие, усилия, вызванные совместной работой с основанием. Среднее значение приведенного модуля упругости бетона для изгибаемых элементов с учетом наличия трещин составляет 0.2Eb, а для элементов, в которых не происходит раскрытия трещин, 0.3Eb, где Eb – начальный модуль упругости бетона.

Приведен анализ расчетов деформаций реальных зданий, их общей жесткости и сравнение результатов с натурными наблюдениями. Были рассмотрены следующие объекты в Санкт-Петербурге (всего 7 зданий):

  1. Угол ул. Фучика и ул. Бухарестской 17-этажный дом..
  2. ул. Репищева 21, два 12-16-этажные дома.
  3. Большеохтинский пр.16, 17-этажный дом.
  4. ул. Фрунзе 18, 6-этажный дом.
  5. Площадь Конституции два 7-этажных дома.

Дом по адресу: г. Санкт-Петербург, Фрунзенский район, угол ул. Фучика и ул. Бухаресткой представляет собой 17-ти этажное здание на свайных фундаментах. Расчетная схема здания приведена на рис.10.

Проведенный подбор толщины плоской плиты эквивалентной жесткости показал, что она составляет 3.9 м.

Тогда расчет жесткости плоской плиты по формуле составит:

При жесткости плоская плита и, соответственно, стеновое здание обладают абсолютной жесткостью.

Рис. 10. Расчетная схема здания на упругом основании

Рис. 11. Эпюры осадок здания по результатам расчетов

Характер измеренных осадок здания и вычисленные деформации показали удовлетворительное совпадение. Здание на всем протяжении получает практически равномерные осадки, что свидетельствует о том, что оно является абсолютно жестким. Для сравнения был выполнен расчет осадок при гибком приложение нагрузок. На рис.11 приведено сопоставление результатов двух расчетов, из которого явно видно, что здание за счет своей жесткости выравнивает неравномерные осадки.

Выравнивание неравномерных осадок за счет жесткости надземных конструкций приводит к перераспределению нагрузок на основание и к концентрациям напряжений в угловых зонах. Проведенное визуальное обследование фасадных стен выявило значительное количество трещин в угловых зонах, вызванных концентрациями напряжений.

Два дома по адресу: г. Санкт-Петербург, ул. Репищева д. 21. представляют собой 12-ти и 16-ти этажные здания на свайных фундаментах. Расчетная схема двух зданий приведена на рис.12.

Проведенный подбор толщины плоской плиты эквивалентной жесткости показал, что она составляет 4.8 м для 12-ти и 4.9 м для 16-ти этажного здания.

Тогда жесткости плоских плит по формуле составят:

При жесткостях плоские плиты и, соответственно, стеновые здания обладают конечной жесткостью.

 Расчетная схема зданий на упругом-27

Рис. 12. Расчетная схема зданий на упругом основании

Рис.13. Эпюры осадок зданий по результатам расчетов

Характер измеренных осадок здания и вычисленных деформаций показали удовлетворительное совпадение. Здание не обладает достаточной жесткостью для выравнивания неравномерных осадок, что свидетельствует о том, что оно не является абсолютно жестким. Для сравнения был выполнен расчет осадок при гибком приложении нагрузок. На рис.13 приведено сопоставление результатов двух расчетов, из которого видно, что характер осадок практически полностью совпадает. Таким образом, рассмотренные стеновые здания обладают конечной жесткостью, которой недостаточно для выравнивания неравномерных осадок.

Были проведены исследования изменения относительной разности осадок и нагрузок на основание с учетом временного фактора с помощью численных методов.

Эти исследования были выполнены на примере жилого комплекса по адресу: СПб пр. Гагарина д.7, в котором два высотных блока соединены между собой железобетонным неразрезным четырехэтажным мостом-перемычкой, который в середине пролета подпирается промежуточной опорой – лестничной клеткой. Расчетная схема приведена на рис.14.

Рис. 14. Расчетная схема комплекса по адресу пр. Гагарина д.7

Выполненный совместный расчет здания и основания во времени с использованием упругой вязкопластической модели Шашкина А. Г. позволил построить графики изменения осадок и разности осадок, а также график изменения нагрузки на одну из опор лестницы (рис. 15).

 График изменения осадок для-30  График изменения осадок для-31

Рис. 15. График изменения осадок для центральной опоры и относительной разности осадок между центральной опорой и высотным Блоком и график изменения нагрузки на центральную опору

При совместном расчете с основанием нагрузка на одну из центральных опор выросла с 6938 кН до 9100 кН. Дополнительно был выполнен расчет нагрузки на центральную лестницу на абсолютно жестких опорах, по результатам которого нагрузка составила 5681 кН

В проекте конструкция моста-перемычки была рассчитана на два этапа ее существования:

  1. до начала развития осадок как для здания на абсолютно жестком основании,
  2. с учетом конечных осадок по результатам совместного расчета здания и основания.

Данные расчетные ситуации по своей сути отражают изменение жесткости основания в процессе развития осадок основания во времени. Из-за значительного отставания накопления осадок грунта от развития деформаций в надземных конструкциях и возникновения в них усилий от взаимодействия с основанием необходимо выполнять расчеты конструкций и нагрузок на фундаменты на различных этапах существования сооружения. В том случае, когда конструкции были запроектированы исходя из рассмотрения одной из расчетных ситуаций, в здании, на определенном этапе его существования, могут возникать усилия, на которые его конструкции не были рассчитаны. При возникновении этих усилий в конструкциях зданий могут развиваться трещины или при неблагоприятном стечении обстоятельств возникать опасность их разрушения.

Была произведена оценка изменения значения суммарной нагрузки, воспринимаемой фундаментами, по сравнению с его номинальным весом для стенового и каркасного зданий, рассмотренных в третьей главе при выполнении расчетов с различной жесткостью основания. Значения нагрузок на фундаменты приведены в таблице 1.

При учете изменения нагрузок по предлагаемой методике превышение суммы всех нагрузок над номинальным весом здания составило:

для каркасного здания

для стенового здания

Данный метод был использован при расстановке свай в свайном поле на ряде объектов, в том числе при проектировании жилого комплекса по адресу СПб пр. Гагарина д.7, для которого превышение суммы всех нагрузок над номинальным весом здания составило 19%.

Таким образом, учет совместной работы здания и основания ведет увеличению нагрузок на основание по сравнению с номинальным весом здания до 20%. Учет дополнительных нагрузок, воспринимаемых фундаментами, обеспечит безопасную эксплуатацию здания на всех этапах его существования.

Таблица 1 Сравнительные значения нагрузок на фундаменты.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

  1. Проведенные экспериментально-теоретические исследования позволили выявить нелинейный характер перераспределения усилий в зависимости от жесткости надземных конструкций. С увеличением жесткости конструкций разность осадок здания уменьшается, дополнительные усилия в конструкциях возрастают. При относительной разности осадок, стремящейся к нулю, роста дополнительных усилий в конструкциях зданий при увеличении жесткости практически не происходит.
  2. Учет в расчетах пластических свойств грунтов приводит к уменьшению жесткости основания и, как следствие, к уменьшению перераспределения усилий по сравнению с упругим расчетом.
  3. Определено значение предельной жесткости сооружения, вычисляемое по формуле как для плоских плит, при которой относительная разность осадок равна нулю. Предельной величиной жесткости конструкции из условия совместной работы с основанием следует считать такое значение, при котором относительная разность осадок стремится к нулю, и при дальнейшем увеличении жесткости изменение перераспределения нагрузок и роста усилий практически не происходит.
  4. Разработана методика определения жесткости здания путем замены здания плоской плитой с приведенной жесткостью, при этом толщина плиты определяется путем сравнения прогибов здания и плоской плиты на угловых абсолютно жестких опорах без учета отпора грунта основания.
  5. На основе разработанной методики определения жесткости здания и вычисления предельной жесткости плоской плиты показано, что при жесткости здания больше предельной значения осадок точек здания и нагрузок на основание остаются постоянными. Увеличение жесткости здания сверх предельной величины является нерациональным по условию совместной работы здания и основания.
  6. Для назначения оптимальной конструктивной схемы здания необходимо, чтобы дополнительные усилия в конструкции, вызванные совместной работой здания и основания, были минимальны, что достигается за счет максимального снижения жесткости конструкций при условии ограничения предельных неравномерных деформаций здания по эстетическим, технологическим и др. требованиям. При необходимости минимизации неравномерных осадок жесткость здания должна равняться предельной величине, увеличение жесткости более которой является неоправданным. Снижение жесткости здания достигается за счет уменьшения количества несущих стен и их толщин путем замены их на простенки и колонны, а также за счет уменьшения толщин перекрытий и фундаментных плит. Данный метод позволит снизить суммарный вес здания и, как следствие, нагрузку на основание, что приведет к уменьшению абсолютных величин осадок и создаст более благоприятные условия для совместной работы системы «здание-основание». За счет сокращения сечений элементов конструкций и уменьшения нагрузок на основание достигается снижение общей стоимости строительства.
  7. Проведенные исследования показали необходимость учета нарастания разности осадок и изменения усилий в конструкциях в процессе деформирования оснований. Надземные конструкции рекомендуется рассчитывать для двух случаев работы сооружения – на начальном этапе (когда осадки грунта имеют минимальные величины) и на конечном этапе (после условной стабилизации осадок), что соответствует расчету здания на абсолютно жестком и на податливом (для конечных осадок) основании. При этом усилия в надземных конструкциях и нагрузки, передаваемые на фундаменты (сваи), следует принимать максимальными из двух выполненных расчетов. Для зданий с различной конструктивной схемой увеличение суммарной нагрузки на фундаменты (суммарной несущей способности свайного поля) по результатам расчета при различной жесткости основания, как правило, не превышает 20%. Выполнение расчетов при различной жесткости основания повышает надежность здания на всех этапах его существования и позволяет достичь экономии затрат на ремонты в процессе эксплуатации.

Основные опубликованные работы по теме диссертации:

  1. Камаев, В.С. О некоторых результатах расчета каркасов многоэтажных зданий с учетом упругопластических свойств грунтов / В. С. Камаев, А. В. Шапиро // Совершенствование методов расчета и исследования новых типов железобетонных конструкций. Сб. науч. ст., посвященных 100-летию со дня рождения Н. Я. Панарина. – СПб.: СПбГАСУ, 2005. – С.129-135.
  2. Камаев, В.С. К вопросу о воздействии неравномерных деформаций основания на надземные конструкции здания / В. С. Камаев // Геотехника: Актуальные теоретические проблемы. Межвузовский тематический сб. тр. – СПб.: СПбГАСУ, 2006. – С.43-48.
  3. Камаев, В.С. Расчетный анализ неравномерных деформаций зданий / В. С. Камаев // Научно-практические и теоретические проблемы геотехники. Межвузовский тематический сб. тр. – СПб.: СПбГАСУ, 2007 – С.51-57.
  4. Камаев, В.С. Экспериментально-теоретические исследования жесткостных параметров строительных конструкций и деформируемого основания / В. С. Камаев // Известия Петербургского государственного университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2007. №3 (12). – С.126-136.
  5. Камаев, В.С. Учет жесткостных параметров зданий при расчетах оснований и фундаментов / С. И. Алексеев, В. С. Камаев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – Томск: ТГАСУ, 2007. №3. – С.165-172.

Подписано к печати __. __. 2007. Формат 60 84 1/16. Бумага офисная.

Усл. Печ. Л. 1,25. Тир. 100 экз. Заказ __.

Санкт-Петребургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петребург, 2-я Красноармейская, 4

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петребург, 2-я Красноармейская, 5



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.