автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Работа конструкций бескаркасных зданий на неравномерно деформируемом основании в стадии монтажа

ПОЛТАВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ' ИНСТИТУТ

На правах рукописи

СОКОЛЕНКО Валерий Михаилович

РАБОТА

КОНСТРУКЦИЙ БЕСКАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ НА НЕРАВНОМЕРНО ДЕФОРМИРУЕМОМ ОСНОВАНИИ В СТАДИИ МОНТАЖА

Специальность 05.23.01' — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПОЛТАВА —1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском ипш»; ^ строительных конструкций/НИИСК/

Научный руководитель -доктор технических наук, .

профессор . - С.Н. Клепиков

Официальные оппоненты -доктор технических наук,

профессор А.И. Козачевский кандидат технических наук,

доцент • Е.В. Клименко

Ведущая организация - ^невЗНИИЭП

Зашита состоится «/Ф » Ю _199,£в час.

на заседании специализированного совета К 068.46.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Полтавском инженерно-строительном институте по специальности 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения (314600гг. Полтава, проспект Первомайский, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Авторефгтат разослан * £ ъ X 199 ? г.

Ученый секретарь специализированного совет;

канд. техн. наук, доцент

В.А. Бондарь

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время, при общем ежегодном урелп«енги об"скоп илищного стпоительства, до Ю% всего об^ега приходится на рпМо-ы со сложными инженерно-геологическими условиями. При этом аблюдается устойчивая тенденция увеличения объемов такого строи-ельства.

Удорожание строительства в районах со сложными инженеш-.о-еологическими условиями, обусловленное необходимостью осуществ-:ения спеттиальных мер защиты объектов от неравномерных деформа-:ий основания, достигает 5...30$ по сравнению с обычными усло-¡иями, удлиняются, сроки строительства и не всегда обеспечивает-я эксплуатационная пригодность зданий в части неравномерных юадок и кренов. В связи с этим все более возрастает актуальность «.звития новых защитных мероприятий и методов расчета, позволяв-дох с наименьшими /по отношению к объектам в обычных грунтовых •словиях/ затратами, вести строительство в сложных кнженерно-■еологических условиях.

По сложившейся практике, расчетом проверяется, как правило, тке готовое здание, как бы "мгновенно" опущенное на грунт. Между •ем, в ряде случаев возникает необходимость проверки прочности I деформативности конструкций в стадии монтажа. К таким случаям )тносятся проектирование и строительство зданий с использованием ) качестве оснований сильно сжимаемкх грунтов, а также при сов-1ещении сроков строительства и подработки зданий.

Применительно к готовым зданиям, методы расчета бескаркас-шх зданий та воздействие неравномерных деформаций основания раз-(аботаны достаточно полно и в пелом соответствуют достигнутому фовню строительной науки. В то же виемя недостаточно развиты отоды расчета систем "здание-основание" в стадии монтажа. Сущест-зугощие предложения по их расчету носят весьма упрощенный характер и базируются в основном на балочных расчетных схемах.

Настоящая работа посвящена вопросам исследования конструкций >'ескаркасных зданий в процессе их возведения на неравномерно деформируемом основании." Построение методики расчета, наиболее полю отражающей действительную совместную работу конструкций здания 1 основанияи обеспечивающей достаточно надежную оценку предельных упускаемых величин и скоростей деформаций основания, переменных Ш? строящегося здания, позволит правильно оценивать взаимодейст-зие здания с деформирующимся в процессе монтажа основанием, вы-

бирать рациональные проектные мероприятии и решения, обеспечиваю щие требуемую надежность работы конструкций.

Исследования, отраженные в настоящей диссертационной работе проводились в рамках общесоюзной научно-технической программы 0.40 на 1Э86-1990 гг. /"Индустриально-системные методы строитель ства"/ раздел 0.55.04, задание 10.02.

Цель работы - разработка метода расчета конструкций бескаркасных зданий на воздействие неравномерных деформаций основания с учетом стадийности возведения, совместной работы стен, продолжительности монтажа этажей, развития во времени деформаций основания.

Научная новизна диссертационной работы представлена: изменяющейся во времени расчетной схемой бескаркасного здания в виде системы перекрестных балок с переменными по длине кесткостями и податливыми узлами соединения наружных и внутренних стен;

методикой определения напряженно-деформированного состояния конструкций в процессе монтажа здания;

результатами натурных наблюдений за деформациями конструкций крупнопанельного здания в процессе монтажа в увязке с развитием осадок основания;

результатами численных исследований влиянии различных факторов на напряженно-деформированное состояние конструкцийзданкг в процессе монтажа.

Практическое значение работы заключается в том, что разработанная методика расчета позволяет:

осуществлять проверку конструкций зданий на возможность восприятия ими деформаций основания с учетом темпов монтажа;

устанавливать предельно допускаемые значения деформаций основания и скоростей их развития в увязке с темпами строительства;

назначать в необходимых случаях мероприятия по снижению влияния деформаций основания на здание в виде оптимального варианта организации строительно-монтажных работ, усиления отдельных элементов конструкций и др.

Результаты работы использованы при разработке технических решений бескаркасных жилых зданий с удлиненными блок секциями и регулируемыми фундаментами по результатам экспериментальных исследований, применительно к строительству на просадочных основаниях.

Основные положения работы использовались при выдаче рязре-]ения на одновременное строительство и подработку по 12 площадкам ) Донецкой области.

Методика расчета бескаркасных зданий на воздействие неравно-юрных деформаций основания использована при численных исследояа-тиях вариантов задания деформаций земной поверхности В процессе тзработки рекомендаций к техническому заданию на проектирование )-этажного крупнопанельного дома на подрабатываемых территориях 1ри совмещении сроков строительства и подработки.

Апробация работы. Публикации. Результаты, полученные в дне -¡ертационной работе и основные ее положения докладывались на 4-х ■сонференпиях и семинарах, а также опубликованы в 4-х статьях и тезисах докладов.

Обтем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка литературы из 171 наименования и приложения.

Работа содержит 188 страниц, в том числе 127 машинописного текста, 55 рисунков и 8 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе дано обоснование актуальности темы, определены ее цель и научная новизна, приведены общая характеристика работы, а также основные положения и результаты, которые выносятся на защиту.

В первой главе анализируется состояние вопроса и формулируются задачи исследований.

Анализируются исследования, направленные на разработку и совершенствование расчетных моделей и методов расчета, описывающих работу 'различных типов зданий при силовых и деформационных воздействиях.

Выделены виды и особенности инженерно-геологических условий, при которых необходим учет стадии монтажа при расчете на неравномерные деформации основания. Приведен обзор основных конструктивных решений бескаркасных зданий, применяемых в сложных грунтовых условиях и проанализированы принципы построения расчетных моделей этих зданий.

Многообразие существующих расчетных моделей и методов расчета, обуславливается необходимостью принятия ряда гипотез и допущений, положенных в основу каждого метода и'упрощающих задачу,

оез чего прямой расчет системы "здание-основание" практически навозможен.

Большой вклад в развитие и совершенствование методов расчета зданий на воздействие неравномерных деформаций оснований внесли С.II.Клепиков, Б.А.Косичын, В.И.Лишак, Д.Д.Сергеев, Д.Н.Соболев, П.П.Шагин и многие другие.

В меньшей степени исследованы вопросы расчета строящихся зданий на различные виды загружений. Им посвящены работы Ф.Г.Блю-гера, А.В.Вронского, Б.А.Косицына, С.Н.Клепикова, В.И.Лишака, Р.А.Муллера, Ю.В.Роесихина, Д.Д.Сергеева, П.П.Шагина и др. Общий недостаток имеющихся предложений по расчету .заключается в использовании упрощенных моделей, не позволяющих достоверно описать сложный характер взаимодействия конструкций монтируемого здания с деформируемым основанием. Поэтому важной практической задачей является разработка расчетного аппарата, позволяющего оценить напряженно-деформированное состояние (НДС) конструкций зданий на неравномерно деформируемом основании в стадии монтажа, максимально приблизить результаты исследований к данным, полученным из натурных экспериментов.

Выполненный анализ позволил определить задачи исследований: разработать расчетную схему здания, с достаточной точностью отражающую действительные условия взаимодействия конструкций с основанием в стадии монтажа;

разработать метод и алгоритм расчета конструкций строящегося здания на воздействия неравномерных деформаций основания;

разработать методику установления предельно допустимых деформаций основания, переменных для различных этапов монтажа здания;

собрать и проанализировать характерные материалы натурных геодезических наблюдений за осадками бескаркасных зданий на сильно сжимаемых грунтах в строительный период, а также материалы, касающиеся особенностей работы конструкций и стыков зданий, испытывающих воздействия неравномерных деформаций основания;

провести инструментальные наблюдения за осадками и деформациями конструкций крупнопанельного здания в стадии монтажа на сильно сжимаемом основании;

выполнить численные исследования влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние конструкций здания в процессе монтажа;

использовать достигнутые результаты для практических целей.

Вторая глава посвяшена построению расчетных моделей системы здание-основание в стадии монтажа и разработке методики расчета конструкций зданий на воздействие неравномерных деформаций основания. Содержит методику оценки возможности подработки строящихся зданий исходя из условий точности монтажа. Приведено описание комплекса выполненных на основе предлагаемой методики расчетов с применением ЭВМ.

Для описания работы конструкций бескаркасных зданий в процессе монтажа при воздействии неравномерных деформаций основания предлагается комбинированная расчетная схема, в основе которой лежит использование плоских и пространственных моделей. Здание представляется в виде нескольких расчетных схем, при атом результаты, полученные из расчета по одной схеме, используются при составлении и расчетах другой.

Для построения расчетных моделей используются пластинчато-стержневые конечные элементы и отдельные типы специальных КЭ. Описание конечных элементов основывается на реальных геометрических размерах, конструктивных решениях и физических характеристиках материала моделируемых конструкций.

Расчетная схема основания принимается в виде модели переменного коэффициента постели, развитой С.Н.Клепиковым. Непрерывное основание моделируется совокупностью не связанных между собой опорных стержней, работающих на сжатие и сдвиг. *

Применительно к расчету отдельных стен, строятся плоские расчетные модели, основным принципом построения которых является подробное описание напряженно-деформированного состояния моделируемых конструкций.

Панели стен описываются суперзлементами или замкнутыми рамными контурами с жесткими вставками по углам. Стыковые соединения моделируются стержневыми конечными элементами эквивалентной жесткости. Изменение расчетной схемы, отражающее рост этажности здания в процессе его возведения, достигается добавлением очередного яруса панелей.

Для описания рабо.ты здания в целом, предлагается пространственная модель в виде системы перекрестных балок с изменяющимися жесткостями и податливыми узлами, лежащая на деформируемом основании/рис. I/.

Работу продольных и поперечных стен моделируют стержневые конечные элементы, жесткости которых опреасляютсяпо результатам расчета отдельных плоских стен. Стык двух взаимно перпендикуляр-

Рис. I. Пространственная расчетная модель:

1-балочные аналоги стен; 2-вертикальный стык двух стен-связь

конечной жесткости; 3-грунтовые опоры

пых стен моделируется связь» конечной жесткости, работающей по трем направлениям - специальным двухузлорым конечным элементам. Кесткостные характеристики стержнешх конечных элементов, моделирующих стены, грунтовых стержней и податливых уялов, изменяются на каждом этапе расчета. Таким образом учитывается изменение этажности здания е процессе его монтажа пои неизменной в целом геометрии расчетной модели.

Расчетные схемы формируются гтименительно к возможностям существующих программ прочностных расчетов несущих конструкций типа ЛИРА.

В результате оасчетов плоских моделей отдельных стен, получаем эгпоры реактивного отпота и осадок основания, а также внутренние усилия в отдельных элементах.

При составлении простоанственной расчетной схемы в виде системы перекрестных балок, плоскую стену можно поедставить в виде эквивалентной одномерной балки с обобщенными жесткостными характеристиками, в которой эпюры продольных и поперечных сил, изгибающих моментов и осадок соответствует эпюрам, полученным из расчета плоской модели по МКЭ. В рассматриваемой стене делается несколько характерных вертикальных сечений. Продольное чли поперечное обобщенное усилие, действующее в вертикальном сечении, находится простым суммированием проекций всех внешних или внутренних сил на соответствующую ось /рис. 2/. Обобщенней изгибающий момент, действующей относительно нейтральной оси в рассматриваемом сечении, огределгется как сумма произведений внешних сил /включая реакции основания/ или внутренних усилий на соответствующие им нормали. Суммирование производится по левой или правой части стены относительно рассматриваемого сечения. Для отыскания положения нейтральной линии в вертикальном столбце панелей можно воспользоваться методикой Б.А.Косииына, или инженерной методикой, основанной на экспериментальных данных и приведенной в рекомендациях НИКСК. Ппи незначительной величине горизонтальной составляющей реактивного отпора основания, моменты удобно вычислять относительно линии низа стены.

Известные дифференциальные зависимости сопротивления материалов, позволяют связать параметры жесткости Салки с ее перемещениями и внутреними усилиями.

/ / / /

........^

/ ' / / / -

^—

/ / /

у / / ^

/ $1 / / /

^__ ,..... .....................

/ г " | У 1 / !

* 1 'И * 1 н.

н.л

11П11 1П11 11Х

-Рх -Р1

ИМ-} ° к > ° Ъ к ° И а

IV

о

£ Г Р/

рц

Рл-у

П-1

X

Рп

1111

V V/ ы

о |. а I а

•МЧ-

Рис. 2. Схема приведения плоской модели к эквивалентной балке

I

I

Vх- М- ■ //'=&- ■ IIм- О- /I/

л ЕГ ' Г Е 3 ' & ~~ Е 7

откуда получаем выражения для изгпбной у, осевой жесткости балш.

Г Г - Ж ■ г -I _ _ -Ш- ,,,

Полагая, что функция осадок низа стен /эпгра У / задана нам в табличной форме, значения производной в I -й точке, входящие в выражение /2/ определяются по методу конечных разностей.

Сдвиговую жесткость стены /балки/ определяем используя закон Гука при сдвкге

■ /3/

Зная величины ЕЗ и Ег и задавшись предварительно формой поперечного сеченил балки, определяем ее крутильную жесткость. Для прямоугольного сечения балки имеем

СЪ = 4? №

/4/

оГ

где б - коэффициент, зависящий от соотношения сторон бал-Г ки о/= к/1 .

Работа вертикальных стыков наружных и внутренних стен описывается специальным конечным элементом, жесткость которого эквивалентна суммарной податливости поэтажных связей. При этом следует учитывать повышенную податливость стыков в монтажный период.

При описании работы грунтового основания используется модель переменного коэффициента жесткости. Эта модель позволяет в интегральной форме учитывать неоднородность грунтов основания, различную форму фундаментов, физическую нелинейность работы грунтов основания, а также легко реализуется в существующих программных комплексах. На ее основе сравнительно легко учитывается развитие деформаций во времени.

В зависимости от параметров, определяющих совместную деформацию основания и сооружения, модель переменного коэффициента жесткости может описывать:

работу основания при стабилизированном состоянии грунта как упругой или нелинейно упругой системы;

работу основания при нестабилизированном состоянии грунта, как реологической системы, отражающей деформационные свойства основания для различных моментов времени.

Нелинейность работы гоунта в стадии нагружения описывается гиперболической зависимостью, в стадии разгрузки - линейной. Расчетная диаграмма грунта дана на рис. 3,а.

Для реологической /рис.3,6/ системы коэффициент жесткости ь момент времени £ I определяется по общей формуле

т.)■ .

где Рк> - величина давления на грунт, соответствующая моменту времени t I ; )- полная осадка в момент времени •

Полная осадка точки выражается через мгновенную /упругую/ и текущую осадку. Зная отношение остаточных деформаций к упругим, для случая линейной ползучести текущая осадка может быть выражена через конечную остаточную осадку

& =S0-f(t) ,

/6/

где (i) - некоторая функция времени, характеризующая ползучесть грунта.

Пр1, нелинейной зависимости между полными осадками и нагрузкой, осадка в момент времени tv для ступенчато возрастающей нагрузки определяется выражением

п i lui nv

где S y - упругая осадка в момент времени t L от действия . . приращения нагрузки A Pi = Pi ~ Pl-i * st' - осадка ползучести за отрезок времени 11.| — t l

от полной нагрузки Pt , действующей с момента пу времени tI ;

- осадка ползучести за отрезок времени tv'tn от полной нагрузки Рп

Ни

Рис. .3. Диаграммы деформирования грунта;

а.-расчетная диаграмма работы грунта/первая система/;

б.-зависимость осадок от нагрузки и времени /вторая-реплогическая система/

функция времени, входящая в выражение /6/ принимается в виде

где d- - безразмерный коэффициент.

Расчет здания в процессе его монтажа разбивается на несколько тагов. На пенсом таге пространственная коро&ка здания расчленяется на отдельные плоские стеры, которые расчитываются с использованием плоских моделей. Число этапов расчета соответствуют числу этажей здания. На каждом этапе корректируются параметры жесткости моделей, на основе поло?,rem.й, изложенных вше.

На втором шаге расчетов формируется пространственная расчетная модель, в результате расчета котороГ. получаем обобщенные усилия

И, О, N в каждой стене, усилия взаимодействия в узлах сопря-

жения стен, а также эпюры реактивного отпора и осадок основания.

На третьем таге вновь прогодитег насчет плоских стен, но уже с учетом ус или" взаимодействия в стыках наружных и внутренних стен.

В результате расчетов по ппедлагаемой методике можно изучить НДС здания, провепить несущие конструкции здания по 1-й и 2-й группе предельных состояний, установить допустимые области применения по грунтовым условиям для типовых зданий, т.е. решить обратную задачу.

Предельно допустимые значения деформаций земной поверхности, полученные из решения обратной задачи, позволяют оценивать возможность возведения конкретных типов зданий по условию достаточной прочности и трещкностойкостп конструкций.

Опоеделить возможность подработки строящегося здания только по критерию несущей способности и де5.оомативноста не всегда допустимо, т.к. могут не соблюдаться монтажные допуски при сбооке конструкций, предусмотренные технологией возведения.

Для такого случая разработана методика оценки возможности подработки строящихся зданий и определения допускаемых деформапий основания исходя из условия точности монтажа конструкций.

Для описания разброса возможных отклонений от проектных размеров при монтаже конструкций использован нормальный закон распределения случайных величин. Перемещения земной поверхности, вызванные подработкой, также «ш случайны'" характер и подчиняются нормальному закону распоеделения.

Взаимосвязь мег,гу геометрическими параметрами точности при

I'i

Р(Х-8<Х< Х + = 2ф(§~) , ы

оизводстве работ с их возможными изменениями в результате воз-йствня деформаций основания выражаются зависимостью

,е У - случайная величина /геометрически?' параметр/; § - возможное отклонение случайной величины; ^ - среднее квадратичное отклонение случайно'"1 величины;

Р(0.&) - вероятность попадания случайной величины X в ин-

. ^ тервал

Со;63;

Ф[2~)- интеграл вероятности Лапласа.

Разработанные плоские и пространственные модели и- методика счета использованы при проведении комплекса численных исследований

. ЭВМ.

Первая серия расчетов выполнена с целью сопоставления резуль-тов численных исследований с экспериментальными данными, получении в ходе натурного эксперимента.

Вторая серия расчетов исследует возможную величину погрешности 1И замене плоской расчетной модели балкой с эквивалентной жесткос-,ю.

Третья серия расчетов ставила целью изучить влияние величин :адон и степени неравномерности сжимаемости основания на НДС кон-■рукчий здания. Исследовалась пространственная расчетная модель ¡ухсекпионного 9-этажного здания серии .96 с различными вариантами поры осадок грунтового основания.

Четвертая серия расчетов проведена применительно к разработке !Комендаттий к техническому заданию на проектирование зксперпмен-1Льного односекиионного 9-этажного крупнопанельного дома на подраниваемых территориях при совмещении сроков строительства и подмотки. Расчетом проверялись различные варианты задания деформа-!й строящемуся зданию.

Пятая серия расчетов выполнена с целью уточнения характера (определения вертикального сдвигающего усилия в стыке сопряжения юдольной и поперечной стены. Исследовались плоские и простран-гвенные модели вертикального стыка двух взаимно перпендикулярных ген.

При проведении расчетов использовался ВК ЛИРА.

Третья глава посвящена экспериментальным и численным исследо-ИШЯМ взаимодействия здания с основанием в стадии монтажа.

Ппн составлении программы эксперимента и анализе полученных

результатов были использованы имеющиеся материалы натурных геодезических наблюдений за осадками домов на сильно сжимаемом основании, а также данные, касающиеся экспериментальных исследований готовых зданий в целом, их моделей, отдельных конструкций.

Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния бескаркасного здания проводились на типовом крупнопанельном жилом доме серии 96 в г.Запорожье. Основанием дома служил лессовые просадочные грунты, уплотненные гидровзрывным способом.

В задачи эксперимента входило:

измерение осадок и кренов обследуемого здания к определение напряженного состояния основания под подошвой фундаментов;

замеры деформаттий растяжения-сжатия и сдвига в вертикальных стыках и горизонтальных швах между стеновыми панелями;

исследование характера деформирования конструкций строящегос здания от воздействия неравномерных деформаций основания.

Средняя осадка дома за период наблюдения /свыше 3 месяцев/ превысила 15 см. В процессе монтажа ксробки здания проведено пять циклов геодезических измерений осадок стен. Для замеров деформацш растяжения-сжатия и сдвига в стыках панелей, было установлено свыше 400 баз на стыках цокольного, первого и второго этажей. Снятие показаний производилось специально сконструированной ручной мессу-рой. Всего было выполнено шесть циклов замеров. Кроме того, на все вертикальных стыках цокольного, I, 2, 4, 7 этажей были установлен* алебастровые маяки.

Проведенные исследования показали, что на период монтажа приходится большая часть осадки, в том числе неоавномерной. Максимальная скорость развития осадки отмечена в период монтажа Зчб этп жей. Процессы деформирования конструкций и стыков здания также име гот наиболее активный характер в монтажный период. Через месяц после око(гчания монтажа стабилизации осадок еще не наблюдалось, однако скорость их развития резко снизилась, а прироста неравномерных осадок практически не наблюдалось. Установлена существенная роль плит перекрытия как связей, препятствующих взаимному сдвигу панелей. Особенно велика их роль в обеспечении совместной работы панелей продольной внутренней стены.

Критерием достоверности и применимости каждой модели и методики расчета является сопоставление рззультатов численных исследований с данными натурных наблюдений. На основе разработанных во второй главе моделей и методики расчета было проведено численное моделирование эксперимента /первая серия расчетов/.

Сопоставительный анализ показал достаточно хорошую сходимость эсновных результатов экспериментальных и численных исследований.

Максимальные расхождения по ряду параметров, описывающих эсадки здания, скорости их развития и крены не превышали 13% при среднем уровне расхождения порядка 6-=9/?. Получено хорошее совпадение расчетного графика роста деформаций сдвига в вертикалыгих зтыках наружных и внутренних стен /пятая серия расчетов/ с фактическим.

Установлено, что обобщенные усилия в конструкциях экспериментального дома не превысили 30440% от предельных, что подтверждает вывод о возможности строительства удлиненных отсеков на основаниях, уплотненных гидровзрывом. График роста обобщенных усилий в период монтажа имеет почти линейьый характер с незначительно? вогнутостью вниз /рис._£7.

На рис. 4' построены графики роста изгибной жесткости продольных стен экспериментального дома.

Установлено, что податливость стыковых' соединений наружных и внутренннх стен на сдвиг у строящегося здания составляет Лъ -2.4+3.6 .10 мм/н. Нормативная же податливость стыка ненарушенной структуры составляет 0.3-=0.4 • 10"° мм/н, а для стыка с трещиной 0.9 • 10"^ мм/н. Максимальная величина сдвигающего усилия в сткко вом соединении не превышает 20. 30 кн.

Помимо сопоставления основных результатов численных и экспериментальных исследований было детально изучено влияние некоторых факторов на ВДС конструкций. Так, исследовалось влияние характера нарастания нагрузок и жесткостей стен, этажности здания, неоднородности и неравномерности оседания основания /первая, третья и четвертая серии расчетов/.

В результате проделанного анализа предложены конструктивные й организационно-технологические мероприятия по снижению влияния деформаций основания на здание в период монтажа.

Выполнен расчет допускаемых деформаций земной поверхности в период возведения здания при одновременной подработке плошадки строительства. В качестве обтекта исследования принят одинарный отсек 9-этажного дома длиной 24 м. Установлена величина снижения надежности обеспечения нормативных допусков при воздействии неравномерных деформаций основания.

Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что предложенные подели и методика расчета позволяет с большой досто-

50

т

Зт

Рис. 4. Изменение жесткости стен экспериментального дома

а.-графики роста изгибной жесткости продольных стен;

б.-схема изменения изгибной жесткости продольной стены ось"А"

Рис. 5. Графики роста обобщенных усилий в продольной внутренней стене экспериментального дома

верностью отразить работу конструкций монтируемого здания на деформируемом основании.

По результатам обработки и анализа экспериментальных и теоретических исследований сделаны выводы.

В четвертой главе /заключении/ сформулированы наиболее важные научные и практические результаты проведенных исследований, приведены сведения о внедрении и апробации основных результатов работы.

Основные теоретические положения и практические выводы по работе включены в обобщенной форме в разработанные рекомендации по расчету бескаркасных зданий в стадии монтажа.

Основные результаты диссертационной работы получили внедрение в рамках проводимого НИИСК комплекса научно-исследовательских работ, нацеленных на решение проблемы одновременного строительства и подработки объектов гражданского назначения на территориях угольных месторождений.

Результаты экспериментальных и численных исследований работы конструкций крупнопанельного 9-этажного здания серии 96, возводимого на просадочном основании, уплотненном методом гидровзрыва, использованы при разработке технических решений бескаркасных жилых зданий с удлиненными блок-секциями и регулируемыми фундаментами, применительно к строительству на просадочных грунтах.

Общий экономический эффект от внедрения разработок автора составит 20+30 тыс.руб. в год.

В заключении отражены основные результаты работы и общие выводы исследований.

1. Разработана комбинированная расчетная модель системы бескаркасное здание-основание, описывающая ее работу в стадии монтажа, применительно к задачам расчета зданий, возводимых на сильно сжимаемых основаниях или при совмещении сроков строительства и подработки.

2. Построена методика расчета бескаркасного здания в процессе его возведения на неравномерно деформируемом основании,реализованная на ЭВМ с помощью стандартных программ типа ЛИРА, ПОЛИФЕМ,

что делает ее доступной широкому кругу пользователей. При расчетах учитывается пространственный характер работы здания, совместная работа стен, развитие во времени деформаций основания, нелинейный характер работы конструкций и основания.

Получено решение обратной задачи-определения допускаемых деформаций основания по условию прочности и деформативности конструк

1ий. Разработана методика опенки допустимости одновременного строительства и подработки здания, исходя из условия обеспечения точ-гости монтажа конструкций здания.

Предложены мероприятия по снижению влияния деформаций на здание в процессе его монтажа.

3. Проведены экспериментальные исследования в натурных условиях работы конструкций 9-этажного крупнопанельного дома серии 96, возводимого на сильно сжимаемом основании в г.Запорожье в 1989 г. Сопоставлением результатов экспериментальных и теоретических ис-¡ледований установлена правильность построения расчетных моделей

1 методики расчета.

Установлено, что удлиненные отсеки /50 м/, обладают значитель--1ым запасом прочности на протяжении всего периода монтажа /до трех )аз/. На основе анализа результатов экспериментальных и численных «следований, получены значения изгибной жесткости стен строящего-:я здания и характер их изменения; установлено, что податливость вертикальных стыков наружных и в!1утренних стен на сдвиг в монтажный период колеблется в пределах 0,9+3.6 • 10 мм/н, что значительно превышает нормативные величины.

4. С помощью разработанной методики расчета выполнен комплекс численных исследований на ЭВМ, что позволило изучить особенности заботы здания, взаимодействующего с основанием, в стадии монтажа. Цля случая одновременного строительства и подработки, несущая способность здания по кривизне опережает рост кривизны земной поверхности, при стабильных темпах монтажа и подработки, если обеспечена прочность здания в законченном состоянии на воздействия расчетных эжидаемых деформаций основания. Таким образом подтверждается вывод з возможности одновременного строительства и подработки.

5. Основные результаты исследований использованы при выдаче зазрешения на одновременное строительство и подработку по 12 пло-цадкам в Донецкой области и при разработке проекта экспериментального дома серии 96 длиной 75 м для строительства на просадочнкх грунтах г.Запорожье.

На основе методики расчета, предложенной автором, были выполнены численные исследования вариантов задания деформаций земной юверхности при разработке рекомендаций к техническому заданию на проектирование 9-этажного дома, возводимого одновременно с имита-шей подработки площадки строительства.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Соколенко В.М. Натурше наблюдения за деформациями конструкций крупнопанельного здания в процессе монтажа // Методы расчета и исследования зданий и оснований на подрабатываемых территориях

и просадочных грунтах. - К.: НИИСК, 1990. - с.52-58.

2. Соколенко В.М. Моделирование и расчет конструктивных решений экспериментального дома возводимого одновременно с имитацией подработки площадки строительства // Способы и методы усиления строительных конструкций на реконструируемых предприятиях: Тез. науч-.-произв. сем., Коммунарск, 25-27 октября 1990. - с. 61-64.

3. Соколенко В.М. Экспериментальные и численные исследования НДС конструкций крупнопанельного здания в процессе монтажа / Тез. докл. к предстоящей Всесоюзной конф. 4.7. Новые технологии возведения зданий, расчет строительных конструкций. - Белгород, 21-24 ншг,- 199Г. - с. 92-94.

4. Клепиков С.Н., Соколенко В.М. Опенка возможности возведения фундаментов и верхнего строения при одновременной подработке площадки строительства// Эффективные конструкции гражданских зданий/ КиевЗНИИЭП. - К., 1991. - с.