автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Оценка влияния шпунтового ограждения на напряженно-деформированное состояние основания существующей застройки

На правах рукописи

/7

Чиж Ирина Николаевна

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ШПУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ

Специальность 05.23.02 — Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

с )и:Й /015

005557746

Волгоград - 2014

005557746

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Южно-Российском государственном политехническом университете (Новочеркасском политехническом институте) имени М.И. Платова

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Скибин

Геннадий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Полищук Анатолий Иванович, заведующий кафедрой «Основания и фундаменты» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»;

кандидат технических наук, доцент Таджиманов Марат Альбертович, доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет».

Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский

политехнический институт».

Защита состоится « 10 » февраля 2015 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ФГБОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, в аудитории Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного

университета.

Автореферат разослан « Р6 » 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ Акчурин

Талгать Кадимович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Характерной особенностью современной строительной отрасли является ее зависимость от социальных и экономических задач развития общества. В настоящее время наблюдается тенденция стремительного роста городского строительства в исторически сложившихся урбанизированных территориях, где уже организована инфраструктура, проложены инженерные и транспортные коммуникации. Негативное влияние нового строительства в стесненных условиях приводит к изменению напряженно-деформированного состояния основания существующей застройки, появлению повреждений и деформаций ее конструкций, снижению эксплуатационной пригодности.

Сегодня отечественная строительная индустрия реализует западные геотехнологии, позволяющие возводить небоскребы, осваивать подземное пространство, при этом наша нормативная база не готова к запросам времени. Накопление практического опыта ведется методом проб и ошибок, создавая угрозу для разрушения соседних зданий и гибели людей. Определение оптимальных параметров защитных ограждающих конструкций выполняется методом случайного подбора с помощью численного моделирования на основе метода конечных элементов в современных программных комплексах. Этот процесс весьма трудоемок и приводит к значительным затратам времени. Таким образом, в условиях современного строительства, когда особенно остро стоит проблема влияния строящего объекта на существующий в городской черте, необходимость оценки такого влияния, разработки методики определения оптимальных параметров применяемых мероприятий по обеспечению сохранности сложившейся застройки является весьма актуальным вопросом.

Цель диссертационной работы:

на основе экспериментальных, теоретических исследований и компьютерной оптимизации разработать методику по расчету оптимальной глубины заложения ограждающей конструкции, выполняющей роль защитного сооружения существующей застройки от влияния нового строительства, при которой дополнительные деформации существующих строений не превышают предельно допустимые значения.

Для достижения цели диссертационной работы решены следующие задачи.

1. Проведены экспериментальные исследования влияния разделительной стенки на изменение напряженно-деформированного состояния песчаного основания под фундаментом существующего здания,

расположенного в зоне нового строительства, в условиях плоской постановки.

2. Выполнена численная проверка полученных экспериментальных данных в расчетном комплексе РЬАХ18 с применением упругопластической модели грунта основания Кулона-Мора.

3. Сопоставлены результаты выполненных экспериментальных и теоретических исследований.

4. Определена оптимальная глубина заложения разделительного ряда для различных условий строительства (типов существующих зданий, их категорий технического состояния, ширины возводимого фундамента, расстояния между фундаментами существующего и строящегося объектов, положения шпунтовой стенки).

5. Разработана методика расчета оптимальной глубины заложения разделительного ряда для различных условий строительства и создана компьютерная программа «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки».

Научная новизна работы заключается в том, что:

- получена новая информация о напряженно-деформированном состоянии и процессах упругопластического деформирования песчаного основания под ленточными фундаментами в экспериментальных исследованиях, моделирующих влияние строящегося объекта на существующий;

- экспериментально определены и теоретически обоснованы оптимальные параметры ограждающей конструкции, выполняющей зашитную функцию сложившейся застройки;

- разработаны рекомендации по подбору оптимальной глубины заложения разделительного ряда для различных условий строительства (типов существующих зданий, их категорий технического состояния, ширины возводимого фундамента, расстояния между фундаментами существующего и строящегося объектов, положения шпунтовой стенки);

- методика определения оптимальной глубины заложения разделительной стенки реализована автором в компьютерной программе «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки».

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлены:

- экспериментальным моделированием в условиях плоской задачи с соблюдением теории подобия и применением приборов, прошедших тарировку и метрологическую поверку;

- использованием современного расчетного программного комплекса РЬАХГБ для численного моделирования;

- хорошей сходимостью результатов лотковых и численных экспериментов влияния ограждающей конструкции на изменение напряженно-деформированного состояния основания существующего объекта, расположенного в зоне влияния нового строительства.

Практическая значимость работы. Диссертационная работа является научным исследованием, проведенным на кафедре «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение». Соответствует научному направлению ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова «Оптимизация и управление состоянием строительных конструкций, оснований зданий и сооружений».

Полученные результаты и созданная на их основе компьютерная программа «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки» могут быть использованы для решения следующих задач.

1. Оценка напряженно-деформированного состояния основания существующей застройки при строительстве в непосредственной близости.

2. Расчет оптимальной глубины заложения и положения разделительной стенки, применяемой при строительстве реальных объектов в стесненных условиях.

3. Прогноз поведения фундаментов существующих строений при влиянии нового строительства на стадии проектирования.

4. Курсовое и дипломное проектирование студентов строительных специальностей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской молодежной конференции «Развитие студенческих научных обществ и молодежных инновационных центров для решения задач регионального социально-экономического развития» (19-20 сентября 2012 г., Ростов-на-Дону), III Всероссийской конференции «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений» (18 октября 2012 г., Москва), Международной научно-практической конференции "Оценка риска и проблемы безопасности в строительном комплексе" 25-26 апреля 2013 г. (г. Баку), Научно-технической конференции с международным участием

«Инновационные конструкции и технологии в фундаментостроении и геотехнике» (27-29 октября 2013 г., Липецк), ежегодных научно-технических конференциях строительного факультета ЮРГПУ (НИИ) (2011 - 2013 гг.), Всероссийской конференции с международным участием «Фундаменты глубокого заложения и пролемы освоения подземного пространства» (27-29 мая 2014 г., Пермь).

Личный вклад автора заключается в следующем:

- проведении экспериментальных исследований взаимовлияния ленточных фундаментов на песчаном основании, а также работы разделительного ряда между ними;

- численном моделировании влияния нового строительства на существующую застройку с учетом пошагового нагружения моделей в программе РЬАХ1Б;

- сравнении полученных экспериментальных и расчетных данных;

- разработке методики расчета оптимальной глубины заложения разделительного ряда для различных условий строительства;

- создании компьютерной программы «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки».

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований взаимовлияния ленточных фундаментов на песчаном основании, а также работы разделительного ряда между ними;

- результаты численного моделирования влияния нового строительства на существующую застройку с учетом пошагового нагружения моделей в программе РЬАХ1Б;

- закономерности влияния шпунтового ограждения на изменение напряженно-деформированного состояния основания существующей застройки;

- методика расчета оптимальной глубины заложения шпунтового ограждения, обеспечивающей сохранность существующих зданий, расположенных в зоне влияния нового строительства;

- компьютерная программа «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки».

Результаты научных исследований внедрены в ООО «Донской институт науки и проектирования «Донпроект» и в учебном процессе ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова при подготовке студентов на кафедре

«Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 9 опубликованных работах, в том числе 4 статьи в научных журналах и изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, а также 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Структура работы. Диссертация состоит из аннотации, введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 101 наименование и двух приложений.

Полный объем диссертации 150 страниц, включая 76 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору, д.т.н. Г.М. Скибину за ценные советы и замечания, а также постоянную помощь и поддержку при написании диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и определены основные этапы ее достижения, указаны научная новизна, степень апробации и достоверности, практическая значимость и выносимые на защиту положения, представлены данные о ее практическом внедрении.

Первая глава посвящена обзору современного состояния вопроса. Приводятся причины дополнительных деформаций существующей застройки, классификация специальных мероприятий по обеспечению сохранности существующих строений, а также область и преимущества применения разделительного шпунтового ряда.

Исследованием негативных факторов, порождаемых новым строительством и реконструкцией в условиях городской застройки, а также применением разделительного ряда для уменьшения дополнительных деформаций существующих зданий, занимались отечественные ученые: Абелев М.Ю., Богов С.Г., Бровко Е.И., Бровко И.С., Бугров А.К., Васенин В.А., Вершинин В.П., Далматов Б.И., Ильичев В.А., Качурин Я.В., Крыгина A.M., Лапин С.К., Левкин A.A., Мангушев P.A., Парамонов В.Н., Разводовский Д.Е., Савинов A.B., Семенюк-Ситников В.В., Симагин В.Г., Собенин A.A., Сотников С.Н., Тихомирова Л.К., Улицкий В. М., Фадеев А.Б., Четвериков А.Л., Шашкин А.Г. и др.

Исследования, направленные на решение такой геотехнической проблемы, как возведение зданий в условиях плотной городской застройки, отражены в трудах зарубежных ученых: Т. Benz, J.E. Bowles, Н. Brandl, А. Burghignoli, Fiona H.Y. Fong, N. Hazards, R. Katzenbach, Mao-cai Zhao, S. Pietruszczak, A. Pinto, T. Schanz, H.F. Schweiger.

Большой вклад в разработку ограничений дополнительных деформаций существующих зданий в зависимости от типа здания и категории его состояния внес профессор С.Н. Сотников. Он предложил руководствоваться следующим критерием:

Sad S Sad „

где Sad — дополнительная осадка существующего здания от загружения соседнего участка возводимым зданием или сооружением. Для зданий исторической застройки в зависимости от категории состояния допустимые значения дополнительной осадки ограничены величинами Saju = 0,5...5 см.

Таким образом, автором диссертационной работы предложено рассчитывать оптимальную глубину заложения разделительной стенки для конкретного случая с определенным типом и категорией технического состояния существующего строения в зависимости от отношения предельно-допустимых значений дополнительной осадки (Sajillmax) фундамента такого объекта к основной осадке (S™™), полученной до влияния нового строительства (табл. 1).

Таблица 1

Предельные дополнительные деформации существующих строений, см /

таг/f. max lu '¿и

Здания ri max и Категория технического состояния зданий

I II III

Гражданские и производственные одноэтажные и многоэтажные здания с полным железобетонным каркасом 10 5 0,5 3 0,3 2 0,2

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей 12 4 0,33 3 0,25 2 0,17

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами их крупных блоков или кирпичной кладки без армирования 12 4 0,33 3 0,25 1 0,08

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из кирпича или бетонных блоков с арматурными или железобетонными поясами 18 50,28 3 0,17 2 0,11

Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники истории, архитектуры и культуры с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования 12 - 1 0,08 0,5 0,04

Полученные отношения 5,0(/,ц'"а175„'"ш; для каждого типа существующего строения и категории его технического состояния являются определяющими в выборе оптимальной глубины заложения разделительной стенки, которая способна ограничить деформации существующего объекта в пределах допустимых значений.

Во второй главе изложена методика проведения экспериментальных исследований, обоснован выбор необходимой аппаратуры. Эксперименты выполнены с ленточными фундаментами одной ширины (Ь) на песчаном основании плотностью 16,5 кН/м3 при одинаковой глубине заложения в условиях плоской задачи на испытательной установке конструкции В.В. Шматкова (рис. 1).

Рисунок 1 Схема испытательной установки (размеры в мм) 1 - лоток; 2 - силовая рама; 3 - металлический стол; 4 - диски для плоских гирь; 5 — пластина шпунтового ряда; 6 - уголки, фиксирующие пластину шпунта; 7 - прогибомер; 8 - индикатор часового типа (ИЧТ); 9 -спица ИЧТ; 10 - металлическая струна; 11 - груз; 12 - модели фундаментов.

Основание представлено среднезернистым воздушно-сухим песком Орловского карьера Волгоградской области. Угол естественного откоса составляет 33°, угол внутреннего трения 43°. Изучение изменения деформаций существующего здания проводилось в условиях маломасштабного модельного эксперимента, в результате которого осуществлялся подбор оптимальной глубины заложения разделительной стенки для каждого случая.

Экспериментальные исследования влияния возводимого фундамента на существующий проводились на различных расстояниях между фундаментами, кратных их ширине, до момента, когда отношение не превышает предельно-допустимое значение. Так были определены границы исследования эффективности разделительного ряда, установленного между соседними фундаментами в пяти положениях (рис. 2).

Ь

существующее

Возводимое

Рисунок 2 Постановка маломасштабного модельного эксперимента

Нагружение моделей осуществлялось в две стадии: 1 - нагрузка на штамп существующего здания 0,4Рпр; 2 - нагрузка на штамп возводимого здания - Рпр.

В результате маломасштабного экспериментального исследования составлена таблица соответствующей оптимальной глубины заложения разделительной стенки в пяти положениях между фундаментами возводимого и существующего зданий на различных расстояниях друг от друга для разных типов и категорий технического состояния существующих строений.

Оценка напряженного состояния основания в зоне взаимовлияния соседних фундаментов выполнена в лотковых условиях испытательной машины МФ-1 конструкции Ю.Н. Мурзенко с применением тензометрических датчиков (мездоз) в песчаном основании (рис. 3).

1 - лоток

2 - песок

3 - шпунт

4 - фундамент

5 - тензобатчики

6 - пульт управления

7 - ноутбук с программым комплексом СОТИ

8 - тенэометрическая станция СИИТ-3

Рисунок 3 Машина МФ-1 для испытания фундаментов

Экспериментальные исследования выполнены для ленточных фундаментов, расположенных на расстоянии 2Ь друг от друга (где Ь -ширина фундамента). Нагружение моделей осуществлялось аналогично нагружению в маломасштабных испытаниях. Исследования напряженно-деформированного состояния песчаного основания в зоне влияния нового строительства на существующее строение выполнено в трех постановках: без устройства защитных мероприятий; с установкой разделительной стенки глубиной заложения ЗЬ посередине между моделями фундаментов и вплотную у возводимого фундамента (рис. 4).

а) без шпунта б) шпунт посередине в) шпунт у возводимого

здания

Рисунок 4 Постановка экспериментов в испытательной машине МФ-1

Запись показаний тензометрических датчиков осуществлялась в программе «Система обработки тензометрических измерений» («СОТИ») с автоматическим построением изолиний нормальных напряжений в основании фундаментов на каждой стадии нагружения штампов (рис. 5-7).

Анализ полученных графических данных показал, что в основании близко расположенных зданий зоны напряженного состояния накладываются друг на друга, формируя единое поле напряженно-деформированного состояния (рис. 5).

Вертикальные напряжения

0.4 Рпр

А уА л А /

А гл^ Ч \ V

0,4 Рпр

0,4 Рпр

Г " '

\

Горизонтальные напряжения 0,4 Рпр

.... ^Х/к-

'¿У .. "

0,3 Рпр

0,4 Рпр

Л

ДА

0,3 Рпр

А/

\ЛЛ

л. /

с;

0,6 Рпр

0,6 Рпр

\ /\ л л /\ А А

у/г •" [ С 2 : . "С Ч (

Рисунок 5 Изолинии нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) в «СОТИ»

Устройство разделительного ряда между соседними зданиями позволяет ограничить область распространения напряжений в грунтовом массиве, возникающих от давления строящегося объекта. Таким образом, ограждающая конструкция препятствует распределению напряжений в фунтовом основании, создаваемых возводимым зданием, на всех этапах нагружения (рис. 6).

Вертикальные напряжения 0,4 Рпр

-МЛ ЛЛА/

И ч-- V

0,4 Рпр

ГИ-

м

£/>—>

-_к_

л/

0,3 Рпр

\

\ЛЛ

1

0,4 Рпр

0,6 Рпр

л л л/

\ДЛ

и \)-хл Г щ

х 0,4 Рпр з 2 ^ ~ Ф ^ Ф •Х' \ \ Рпр лл

г ГУ я с "«

Горизонтальные напряжения 0,4 Рпр

ЛЛА/

т г 1 / - ---------- —

0,4 Рпр

0,3 Рпр

—ЛЛЛЛЛ/

\лл

л

0,4 Рпр

0,6 Рпр

\л л л /\/

X

V

\ЛА

Рисунок 6 Изолинии нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) с устройством шпунта (3) посередине между фундаментами в «СОТИ»

Установка разъединительной стенки правильно подобранной длины вплотную к фундаменту возводимого здания позволила блокировать напряжения, возникающие от нового строительства в грунтовом массиве. Характер распределения нормальных напряжений на всех стадиях нагружения остается практически неизменным по сравнению с ситуацией, когда основание под существующим строением не испытывало дополнительного воздействия (рис. 7).

Вертикальные напряжения 0,4 Рпр

\АА А/

■Ж /i S^^ 1 Ч -х v

■Н АААА с / -ч-Н ,3 Рпр ЛЛ

/ L Г 1 Сё

0,4 Рпр

WW

1

т

1

0,6 Рпр

V/

А6 1

Горизонтальные напряжения 0,4 Рпр

""ХЛАДА/

Рисунок 7 Изолинии нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) с устройством шпунта (3) вплотную у возводимого здания в «СОТИ»

В третьей главе приведены алгоритм и параметры численного моделирования в расчетном комплексе РЬАХ18 с применением упругопластической модели грунтов основания Кулона-Мора, выполненного с целью проверки полученных экспериментальных данных. В результате численного эксперимента получены изополя нормальных напряжений в основании (рис. 8-10).

Вертикальные напряжения 0,4 Рпр

\A A А/

Горизонтальные напряжения 0,4 Рпр

Рисунок 8 Изополя нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) в PL AXIS

Вертикальные напряжения

0.4 Рпр

А А А А /

РГ чв

Горизонтальные напряжения 0.4 Рпр

0.4 Рпр

0,3 Рпр

0,4 Рпр

А А А А / Л Л Л

Рисунок 9 Изополя нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) с устройством шпунта (3) посередине между фундаментами в РЬАХК

Вертикальные напряжения 0.4 Рпр

0,4 Рпр

Горизонтальные напряжения 0,4 Рпр

0,6 Рпр

1 ^ \ л л л л / л А

Г ^

Рисунок 10 Изополя нормальных напряжений при влиянии возводимого здания (2) на существующее (1) с устройством шпунта (3) вплотную у возводимого здания в РЬАХ18

Выполнено сопоставление экспериментальных и расчетных данных, получена хорошая сходимость результатов, актуализирована и дополнена таблица подбора оптимальной глубины заложения разделительной стенки.

Таблица 2

Оптимальная глубины заложения шпунта и прогнозируемое значение

/ Битах для различных условий строительства

ь 1 Тип и категория технического состояния здания

А I АН А III Б I Б II Б III В I В II В III Г1 Г II ГШ ДН ДШ

0,5Ь 0 5Ь 6.5Ь 6,5Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7,5Ь

174 5Ь 6,5Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

иг 5Ь 6Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

3174 5Ь 6Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

Ь 5Ь 6Ь 6,5Ь 5,5Ь 6,5Ь 7Ь 5,5Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

1Ь 0 4Ь 6Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7,5Ь

174 4Ь 6Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

172 3,5Ь 6Ь 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

3174 3,5Ь 6Ъ 6,5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 6Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

Ь 3,5Ь 6Ь 6Ь 5,5Ь 6Ь 7Ь 5,5Ь 6Ь 7Ь 6Ь 7Ь 7Ь 7Ь 7Ь

1,5Ь 0 - 5Ь 6Ь 4Ь 5,5Ь 6,5Ь 4Ь 5,5Ь 7Ь 5Ь б,5Ь 6,5Ь 7Ь 7,5Ь

174 - 5Ь 5,5Ь 4Ь 5Ь 6Ь 4Ь 5Ь 7Ь 5Ь 6Ь 6,5Ь 7Ь 7Ь

172 - 4,5Ь 5,5Ь 4Ь 5Ь 6Ь 4Ь 5Ь 6,5Ь 5Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь

3174 - ЗЬ 5,5Ь ЗЬ 5Ь 6Ь ЗЬ 5Ь 6,5Ь 5Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь

Ь - ЗЬ 4,5Ь ЗЬ 4,5Ь 6Ь ЗЬ 4,5Ь 6,5Ь 3,5Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь

2Ь 0 - 4Ь 5,5Ь ЗЬ 5,5Ь 6Ь ЗЬ 5,5Ь 6,5Ь 4,5Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь 7,5Ь

174 - 3,5Ь 5,5Ь 2,5Ь 4,5Ь 6Ь 2,5Ь 4,5Ь 6,5Ь 4Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь

172 - ЗЬ 5,5Ь 2,5Ь 4Ь 5,5Ь 2,5Ь 4Ь 6,5Ь ЗЬ 5,5Ь 6,5Ь 6,5Ь 7Ь

3174 - 2,5Ь 4,5Ь 1,5Ь 3,5Ь 5Ь 1,5Ь 3,5Ь 6,5Ь ЗЬ 5Ь 6,5Ь 6,5Ь 6,5Ь

Ь - 2,5Ь 3,5Ь 1Ь 2,5Ь 4,5Ь 1Ь 2,5Ь б,5Ь 2,5Ь 4,5Ь 6Ь 6,5Ь 6,5Ь

2,5Ь 0 - - 2,5Ь - - 3,5Ь - - 6Ь - 3,5Ь 5,5Ь 6Ь 6,5Ь

174 - - 2Ь - - 3,5Ь - - 5,5Ь - 3,5Ь 4,5Ь 5,5Ь 6Ь

172 - - 1Ь - - 2,5Ь - - 5Ь - 2,5Ь 4Ь 5Ь 6Ь

3174 - - 1Ь - - 2,5Ь - - 4,5Ь - 2,5Ь 4Ь 4,5Ь 5,5Ь

Ь - - 1Ь - - 1,5Ь - - 4,5Ь - 1,5Ь ЗЬ 4,5Ь 5,5Ь

зь 0 - 3,5Ь - - 1,5Ь 3,5Ь 4,5Ь

174 ЗЬ - - 1Ь ЗЬ 4Ь

172 - - - - - - - - 2,5Ь - - 1Ь 2,5Ь 4Ь

3174 - - - - - - - - 1,5Ь - - 1Ь 1,5Ь 3,5Ь

Ь 1Ь - - 1Ь 1Ь 3,5Ь

Ь - расстояние между фундаментами, 1 - положение шпунта, Ь - ширина

фундамента, Тип здания: А - Гражданские и производственные одноэтажные и многоэтажные здания с полным железобетонным каркасом, Б -Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей, В - Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами их крупных блоков или кирпичной кладки без армирования, Г - Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из кирпича или бетонных блоков с арматурными или железобетонными поясами, Д - Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники истории, архитектуры и культуры с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования, Категория технического состояния здания: I - нормальное, II -удовлетворительное, III - неудовлетворительное

В четвертой главе описывается разработанная автором методика определения оптимальной глубины заложения разделительного ряда и

принцип работы разработанной на ее основе программы «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки».

Рисунок 11 Блок-схема программы «Расчет оптимальной глубины заложения

разделительной стенки» В основу программы «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки» заложены результаты экспериментально-численного диссертационного исследования. Определение оптимальной глубины заложения разделительного ряда выполняется для различных типов существующих зданий, их категорий технического состояния, ширины и глубины заложения возводимого фундамента, расстояния между фундаментами существующего и строящегося объектов, положений шпунтовой стенки.

^ Расчет оптимальной глубины

Тип существующего здания

г Гражданские н

производственные одноэтажные н многоэтажные здания с полным железобетонным каркасом г Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из крупных панелей

г Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами их крупных блоков или кирпичной кладки без армирования с Многолажные бескаркасные здания с несущими стенами из кирпича или бетонных блоков с арматурными 1шн железобетонными поясами

г Многоэтажные и одноэтажные здания исторической застройки или памятники истории. арх!псктуры и культуры с несущими стенами из кирпичной клатки без армирования

Категория технического состояния существующего здания

Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки

Существующий фундамент

Расчитать оптимально

о Шубину заложения разделительной стснкн

Сброс

Рисунок 12 Общий вид программы «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки»

Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки выполнен для реальных объектов: существующего трехэтажного и возводимого пятиэтажного жилых домов. Расчетная глубина заложения разделительной стенки проверена в программе РЬАХТБ (рис. 13).

В результате численного моделирования получены деформации соседних фундаментов (рис. 14).

существующего зл

Разделительная

1 о о 8 8 о 8 О о 8 8 §

о ? К*

Рисунок 14 Изополя вертикальных перемещений основания соседних

фундаментов

В результате проверочного расчета была подтверждена эффективность принятой глубины заложения разделительной стенки, полученные деформации фундаментов находятся в пределах прогнозируемых значений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В целях исследования изменений напряженно-деформированного состояния основания существующего фундамента, находящегося в зоне влияния нового строительства, выполнено экспериментальное моделирование работы песчаного основания в зоне взаимовлияния соседних ленточных фундаментов с применением АСНИ, т.е. реализована методика исследования работы основания в реальном масштабе времени с использованием дистанционных преобразователей напряжений и деформаций при непрерывной автоматической обработке сигналов датчиков.

2. Для указанных условий экспериментально и численно доказано, что взаимовлияние соседних фундаментов прекращается при Ь > 3,5Ь, где Ь -расстояние между фундаментами, Ь - ширина фундамента возводимого здания.

3. При равных условиях наиболее эффективен разделительный ряд, установленный вплотную к фундаменту возводимого здания.

4. Положение разделительного ряда практически не имеет значения при расстоянии между соседними фундаментами Ь < 2Ь.

5. В среде PLAXIS разработана методика численного моделирования по оценке влияния шпунтового ряда на взаимодействие соседних фундаментов, полученные результаты хорошо согласуются с данными экспериментов.

6. Разработана методика расчета оптимальной глубины заложения шпунтового ряда, позволяющей минимизировать влияние нового строительства на существующую застройку.

7. Создана компьютерная программа «Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки», с помощью которой можно рассчитать оптимальную глубину заложения разделительной стенки для различных условий строительства.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1. Чиж, И. Н. О влиянии разделительного ряда на напряженно-деформированное состояние оснований зданий в зоне нового строительства [Текст] / И. Н. Чиж // Промышленное и гражданское строительство. - 2013. -№ 11. - С. 25-28.

2. Чиж, И. Н. Оценка напряженно-деформированного состояния основания в зоне взаимовлияния соседних фундаментов [Текст] / И. Н. Чиж // Вестн. Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. - 2013. - Вып. 34 (53). - С. 62-68.

3. Чиж, И. Н. Экспериментальное моделирование взаимодействия соседних фундаментов, разделенных шпунтовым ограждением [Текст] / И. Н. Чиж, Г. М. Скибин // Известия Вузов. Сев.-Кавказ, регион. Техн. науки. -2013,-№4.-С. 54-58.

4. Чиж, И. Н. Экспериментально-численное исследование процесса взаимовлияния соседних фундаментов, разделенных шпунтовым рядом [Текст] // Известия ВУЗов. Сев.-Кавказ, регион. Техн. науки. - 2013. - № 6. -С. 104-107.

Публикации в других изданиях:

5. Скибин, Г. М. Оценка оптимальной глубины погружения шпунта при взаимовлиянии соседних фундаментов [Текст] / Г. М. Скибин, И. Н. Чиж // Строительство и архитектура. -2013. - Т. 1, вып. 1. - С. 28-31.

6. Чиж, И. Н. Исследование дополнительных деформаций существующих строений в зоне влияния нового строительства [Текст] / И. Н. Чиж, Г. М. Скибин // Инновационные конструкции и технологии в

фундаментостроении и геотехнике : материалы науч.-техн. конф. 27-29 окт. 2013 г. - Москва : НОУ ВПО «ИНЭП» Изд-во «Палеотип», 2013. - С. 86-91.

7. Чиж, И. Н. Оценка геометрии разделительного шпунтового ряда при взаимовлиянии соседних фундаментов [Текст] / И. Н. Чиж, Г. М. Скибин // Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений : сб. тез. III Всерос. молодежи, конф. (18 окт. 2012 г., Москва) - Москва : МГСУ, 2012. - С. 320-326.

8. Чиж, И. Н. Разработка методики расчета оптимальной глубины заложения разделительного шпунтового ряда в стесненных условиях строительства [Текст] / И. Н. Чиж, Г. М. Скибин // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. - 2014. - № 3. - С. 60-72.

9. Чиж, И. Н. Экспериментальные исследования взаимовлияния соседних фундаментов, разделенных шпунтовым ограждением [Текст] / И. Н. Чиж, Г. М. Скибин // Международная научно-практическая конференция "Оценка риска и проблемы безопасности в строительном комплексе", 25-26 апр. 2013 г., г. Баку. - Баку, 2013. - С. 243-248.

10. Расчет оптимальной глубины заложения разделительной стенки (WOP) [Текст] : свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2014614052 / Чиж И.Н., Скибин Г.М., Морозова О.Н. - № 2014611858 ; заявл. 05.03.2014 ; опубл. зарег. в Реестре программ для ЭВМ 14.04.2014.

Чиж Ирина Николаевна

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ШПУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 04.12.2014. Формат 60x84 '/[б- Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ.л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 150 экз. Заказ №46-1376.

Отпечатано в ИД «Политехник» 346400, г. Новочеркасск, ул. Первомайская, 166 idp-npi@mail.ru