Как бороться с неравномерностью перемещений

Сообщение "Прогнозирование работы и расчет железобетонных пространственно-рамных фундаментов в сложных грунтовых условиях", сделанное 22 декабря С. Д. Семенюком (Могилевский политехнический институт) на международной научно-практической конференции "Эффективные строительные материалы, конструкции и технологии"

Примеры деформаций зданий и сооружений, вызванных недооценкой сложных грунтовых условий строительства, приведены в многочисленных публикациях отечественных и зарубежных авторов. При анализе этих параметров обнаруживается совпадение форм деформации зданий и сооружений, построенных в разнообразных условиях. Независимо от причин, приводящих к деформации грунтов, все виды воздействий на здания и сооружения сводятся к неравномерным вертикальным и горизонтальным перемещениям.

Территория Беларуси включает карстовые области, подтопляемые территории, горные выработки, а также зоны залегания лессовых просадочных грунтов.

Бороться с негативным воздействием перечисленных явлений можно, прежде всего, предусматривая при проектировании меры, обеспечивающие эксплуатационное качество и долговечность зданий и сооружений (путем либо создания надежного основания, либо применения специальных конструкций, приспособленных к восприятию повышенных неравномерных деформаций).

К таким конструкциям относится пространственно-рамный фундамент. Он состоит из опорной ленты, нижнего железобетонного пояса (который может быть выполнен как в монолитном, так и в сборно-монолитном варианте) и стоек, устанавливаемых в местах пересечения стен и по углам здания. Арматурные выпуски (стык Передерия) соединяются как с нижним, так и с верхним железобетонным поясом.

После монтажа нижнего железобетонного пояса укладываются блоки стен подвалов, производится омоноличивание, монтируется верхний железобетонный пояс, возводится надфундаментная часть здания, происходит обжатие, после чего производится бетонирование.

Такая технология возведения позволяет быть готовыми к внезапным провалам под углами и сторонами зданий. Система, работая на изгиб как единое целое, препятствует сдвигу блоков.

Расчетные схемы фундаментов жилых и гражданских зданий обычно представляют собой системы перекрестных балок на упругом основании. При этом расчет производится в предположении шарнирного сопряжения балок, что не соответствует реальной работе системы и требует существенного уточнения.

В данном же случае при рассматривании фундамента в аварийном состоянии за расчетную модель была принята система перекрестных балок с жесткими узлами на упругом клиновидном основании.

При этом были рассмотрены все возможные варианты эксплуатации здания.

Вариант первый - нормальная эксплуатация здания (осадки по всей площади соприкосновения основания и фундамента определяются как для упругого полупространства). При этом угол раствора клина равняется 180°.

Вариант второй - провал под короткой стороной системы по всей ширине здания. Угол раствора клина может быть задаваем равным 90°, 135° и так далее.

Вариант третий - длинная сторона системы расположена параллельно ребру клина.

Вариант четвертый - диагональное расположение ребра клина под пятой здания имитирует провальную воронку, линию простирания выработанного пласта полезных ископаемых или локальное замачивание грунта под подошвой фундамента.

Расчет осуществляется по способу Жемочкина. С этой целью стержни системы разбиваются на прямоугольные участки. Для основной системы смешанного метода строительной механики использован способ Ритца.

Система канонических уравнений записывается в соответствии со способом Жемочкина. Каждый коэффициент при неизвестном представляет собой усилие Жемочкина.

Далее строится функция Грина для упругого клиновидного основания. Далее аналогичное построение осуществляется для системы перекрестных балок с защемленной точкой. Окончательно разработчики метода расчета, о котором идет речь, задались функцией Грина для данного случая в виде 13-членного полинома. Решение полинома предполагает определение постоянных по способу Ритца.

После вычисления функционала полной энергии дифференцирование полученного выражения по каждому из неизвестных приводит расчетчика к системе линейных логарифмических уравнений 13-го порядка, решение которой позволяет определить функцию Грина для системы перекрестных балок.