автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Работа конструкций крупнопанельного здания с ненесущими наружными стенами при неравномерных оседаниях основания

ПОЛТАВОЮ 1Й ИКЕНЕРНО-СЯРОИТЕЛШЙ ИНСШУТ.

На правах рукописи'

ССБУЩИЙ Виталий Александрович

РАБОТА КОНСТРУКЦИЙ КЕУШОПАКЕЯЬНОГО ЗДАЕЙЯ С НЕЬЕО^Ш ЙАРУ2Ш® СТЕНАМИ ПРИ НЕРАЗЕШЕРШХ ОСЗДАЫШХ ОСШБАШЯ

C5.23.OI - Стролтелькыэ конструкция, здания и сооружения.

А В Т О Р Е 3 Е ? А Т з.иссер'гации на соискание ученой степени

72Q т-ерQ^о ... JOQQ

Работа выполнена в И аучн ос с д е дс ва т е л ь с к оы институте строительных конструкций Госстроя Украины

Неучнкй руководитель -

Офипиьяьные опдокенты-

Ведцлцая организация -

доктор технических наук, профессор С.Н.ЮШЖОЗ

Поляков М.И., д.т.н.," зав. отд. Киев ЯШ

Кратов В.А., к.т.н., зав. отд. НШСК Госстроя Украины

Донецкий ПронстроЙШпроект

„Зашита состоится и

.1992 года

час на заседании специализированного совета

К 0®.45,01 по присуждению ученой, степени кандидата технических наук .при Полтавской кнхенерно-строитеяьнои института по специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооруаеник (314500, г .Полтава, проспект Первомайский, 24)."

тута.

С диссертацией исжпэ ознакомиться в библиотеке инсти-Отзкеы к с. автореферат заверенные печатьгз, е двух скос

лярах просив присылать на иыя ученого секретаря.

Автореферат разослан

„1992 года.

Ученый секретарь специализированного совета канд.техн,наук, допент

В.А.БОНДАРЬ

ОНДАЯ ШЖГШСТШСА РАБОТЫ

Дктааль.'гост^ уеш. В уелохжг. возросших архитектурно-планировочных требований градостроигальсгва, наметившейся тенденции к возведению в слошшх икаеиарно-геологяческих условиях зданий повышенной отаяноста, применяемые в настоящее время сорим крупнопанельных вялых домов с простейшими формами планов и фасадов не соответствуют градостроительным, эстетическим тро -бованиям сегодаяннего дни. !

Однако весьма элективные в архитектурном отношений про -грессивные серии крупнопанельных яаянх домов с ненесущшя наружными стекаьга, нерегулярной формой планов и фасадов не при -меняются в застройка регионов с неравномерно оседающими ocho - j ваниями. Это связано, видимо, с тем, что в настоящее время от- j сутотнуют сравнительно простые и достаточно достоверные метода | расчета жестких конструктивных систем крупнопанельных зданий нерегулярной фэрмн в плане иго внеоте на воздействия неравномерных дофордаций основания.

Расширение номенклатуры проектов задах зданий для строи -тельства в слояных инженерно-геологических условиях ставит задачу разработки инженерных методов-расчета нерегулярных кон -струкгивных систем зданий. ' . ;

■ Цель работу: развитие методов расчета многоэтажных круп -вопанельных яилых домов с нешоущшз наруяными стеками и нерегулярной конструктивной системой на воздействия неравномерных оседаний основания, а/также определение на зтой основе области. j применения зданий.рассматриваемого типа на подрабатываешх '

территориях. 'Л'

\ '.. Для достикензя этой дели" бшш поставлена следующие задача: - на/основе традавдюнных методов расчета статически но -определимых систем разработать сравнительно щюстой ишвнеркый метод расчета зданий песткой конструктивной системы, дающий. возно"лость шлуч9111гя.усилий во всех,элементах'здания, а- таете создать рзечетнуй 'схему, реально отраааетдо работу сиотеш "крупнопанельное здание - ооодовдее основание";

.. .соэдать- а^ор^гм - ii : што^ £есткост!ШХ xa- .

рзктсристпк злеуектоз'.коиструксри и грунта основания; *

Л:проверить 'досгоЕертс'гь це'года расчв'га /щтш.сопоотав ■. ле.'шя данных,' йодучешпл: по разработанной методике с змсадми-• бя. :и ^^дата^к'^звеж^юнтальтк1-

тссло.-огзт:::;. • ' ' .

- приманить разработанную методику для анализа напряжен -но-деформированного состояния шогоэдкянх крупнопанельных домов с нокосущики наругшншз стенаын ш неравномерно осодосщом

осноезнкй.

г- штодвку расиста' крушэпанэдышзс зданий «соткой кон -структнвнои сод.ш с нереэдлярйда планом га неравномерно оседа-вщих осноаашшх: с щшмекоадем рашюН расчетной схема; ,

- мевсдвд опрэдзлэшя кастеqqtuuz каракгврлсгик элэмак -тов равной расчетной схеш| ■ ' -

~ методику определения ус;шШ и дес|ормрцай в конструктивных элементах неезшэй скстеш здания По результатам гасчета раш;

- результата тшеленшк ¡¡сслодосатШ блок-йвтща 9-зтэгло~ го крупнопанельного килого дома сараи 96 при шгдЗз с снования;

- результаты численных. исследований З-етансного крупного -цельного вялого дома серщ 121 дан уступа основания}'

- результаты чзслэншк псслодоганай 1&-14~эта;яшх секций крупнопанельного жилого сэрлл K-I34 да иояндаственной . оценке елпшяя различных факторов щз общую картину шцряшшю-дефэрмировацного сосвояши. / '

йшеаа-шшщя. •,-■'

1, ГЬ лучен шшенэрный метод расчета састеш "крупной -нельное бескаркасное здениа каразшоаорио оседаацае.оонош -ниа" с цршвнвшем плоской расчетной сгеш, .

2, Разработана штодика охуедзлеЗшт s^cv^octkhc" гарангэ -ристик стзржней рака* мздедшрущвк соответствующие конструк тивные элементы1 расстатшщемого здания, .......

3, Получены результаты зделещюго ссследохання вдашая различных, факторов Ш рдацредв'лоте ^сндаЯ и де^оразцнЁ в конструктивных элзьшнтвх ГО-Д-зтакрх сокдай крущонанольнсго кзлого дша серия K-I3-1.' . \

4,. Приведены роз^льтата расчета-'Мдаг^'секдаВ ЩЩЬ -панелышх домов сорлн Эб д сервя 121 ш нэрадаомерно; ооадающзх основаниях«,'

Достовапяоеть результатов доятвашиева содоегаздениаы . расчетов крупнопанельных гилых дешв различных серяй.ш щ>ед -лагаеаой ыетоднке с датдаш, да^еквЗД зксдаршбнтаяьдо и вз расчета но другш азЕесиаал иатоднкаы, .'".,*•

- распшрзца область гграмэцояия катода рашюй аналогия для расчете крупно га но ль,чнх. сдзпий; ■

—разработан срзвпига.тьно простой иккенэрвый метод расчета шогоагаяшпс' ЗДшогадаттк:" бэокаркзсякх здавпй с нопосу -цвш каргктш стенами, дзвдзй зсзмойпссгь еа строки террзто -рий с вораввсмврнша оседапа^мя основания дошла. цроц?есспвпнг совремошшх оерзЛ.; . ■

- ка ооасгз рай-готов со разработавцоЯ иетодак® 10-14-зтаэ-ных кй?шюЕ31гельшк дак домов' сзраз К-234 дана рзкокэкдацгш

по опроде.мкш их облэсги 1»ш(жзштя.

&осэр5ациоЕиая работа шпозшшсь и соогвэтсгвав'с ила -пом натчио-лссяаг-озз тейьскгп» эждараг знгальшчюггстрзкторскзх работ и внедрения ковой тохапКЕ ВЩСК Госстроя СССР (та\:а П-0!1~150 а 03-01С0.1),

• Оснозинэ рззулъсзт:! 2сслйдотпш1й докхдцнвались ка:

- УП гагтео-^оюзлэсксй коя^ереицся колоз?к .тхзпыг э об -дзйтл пзояодооэлйястрзятол^шлг йояструхцпО (Клев, 1939 г.);

• ' - УН Всесоюзной кощ^реящщ "Лссдиэдаззатм строятзлыш: 1Ю1Ю5ВгщвЯ. п • соор7®зп1т'|"• 0?гГ1, 1931 а?.-).

1Ь теш дзссэртащтн Ъп?бл2Гг-;овзао четцро ив -чатгснх работа. Проводзягшо в 1589-91 гг. ясолодоззайия отрагокн такта в оттгагаг НВДСК Госстроя- СССР,

Дпссоргацзл состоит нз.шзедэшш, еттцрогс г.-шз,' заключо -шл, сшсно истльзскипшх иоточпэдоз а ярплогзний,- Обязй объем 198 страниц, из нз£ 05 страниц основного тзкста,- II таблиц, 47 рисунков, 160 кзЕнзноЕЗЕИй нсшлъвсвапнда. источников, 28 страниц и$тожвшИ1. - . ..

.7,

"'.. - Во введений да по обоснованна тега!, нзлоаеш актуальность, целв и задачи псйяодоЕзпвй, научкоо и практическое етачение их результатов. Т^игедеш' сведения об объсгло д1!ссортац;;з. ■ ... В зегдо?. гладе диссертации сделан обзор видов и особоино-:лс.е'Я' зелбвив,' -рдв" пеобходам учет нз -

Щ>2.ярое^тированзи . .зданяй. К..

гшсш основаниям относягса подрабатываемые территории, закар -сговапнка, цросадсгашв лессовые грунты. Сделан вывод о том, что если рассматривать такие грунты с точки зрения их физического воздействия на здания, то следует отшгить присутствующие во всех случаях вертикальные и горизонтальные смещения земной поверхности. В каждом случае здания рассчигьшакэт на изгиб в вертикальной плоскости.

Основания, при определенных условиях способные к оседа -шиш, достаточно хорошо изучены в работах Ю.Ц.Лбелева, В.Г.Бе-розанцшза, Б.И.Дш:атова, С.Н.Клзгшкоез, Б.А.Косицша,В.И.Круто ез , АД.Ыустафаева, В. П,Штрд'хяка, A.M.RisoEa, В.С.Сагсина, И.I.I.Соколова, Е.А.Copoiaßp, Н.А.Цдтовяча.

Проведен обзор конструктивных систем крупнопанельных эда-1шй, применяемых цри строительство в словник шшэюэрно-геоло -пиесках условиях. Рассмотрены нредлохюшш по классификации конструктивных систем, имеющиеся в.рсботах Г.МД^игорьева, С.Б.Дахтяря, В.И.Лшпака, Т.Г.Маклаковой, М. И. Медведева, О.М.Пэпковой, А.И.Шина и других ученых.

IIa основании действующих пособий, рекомендаций и ийструк-ций выделены три основные нонструктивша системы крупнопанельных зданий, црйыеняеышс в слокных ишсенерко-геологических ус -ловлях. Это: перекрестно-стеновая, поперечно-стеновая и цро -дольно-стеновая констххуктлзние систеш.

Сделан зцгед о том, что среда приведенных конструктивных систем крушопанелышх зданий выгодно выделяется конструктив -нал система здания с внутренними поперечными и продольными стенами, на которно опираются перекрытия по трем сторонам, что •• отмечаю в работах З.Еудзиановского, Б.А.Косищша, Б.Ловацко -го, В,И,Лшиака, Б.Н.Сшевича, К.й.Штрптера,

Прослежена динамика развития экспериментальных исследований крушопашлышх зданий в условиях нэравномершя. оседаний основания, сделан обзор методов искусственного искривления основания в ходе экспериментов. Благодаря работай Ю. 1.1. Лбе лева» II.Д.Беспалого, С.Ы.Бланка, А.С.Вэннберга, В.LI.Варлашсина, Я,Д.Гшш.гана, ГЛ.1.Григорьева, С.Н.¡Клепикова, П.Е.КлещеЕа, Х!,£.Креш1да, О.П.Мавроди, А.И.Маркова, Р.АЛ&ллера, А.М.Ршо -ва, П.А.Розенфедьдэ, А.С.Трегуйа, В.А,Чэсовских, З.Б.ШеЕелева» А.П.Шшш результаты экспериментальных исследований крупною -

нелышх зданий позволили' рззроботэть дейстпугарто норма тшшо документы, реглаиоияируюаж) строптольсгео кругло га нэлыпл: зда-аиИ на неравномерно осодотра осковгпшях.

Отмечена болыкш трудоомиоест. проведения шечетог- для получения нсобходшлк: ^сплнй л зданиях. Цэотому сомршенстрсза -:ше существуют;}* и создание отвих мзтодоя расчета здашiü на торавноморно до^ормпруо/лых: основа шж, реалыю отрэяаодлс работу конструктппной системы, является актуальной задачей со -зременной налей.

Рассмотрзны оенэ'.чшо виды повреждений крупнотнолышх зданий вследствие норпшоморних деформаций основания. Одолпн эыеод о сгоеездговашхя Tocaoii взаимосвязи мегду деформациями »снований и деформациями зданий, Отмечены основные эидц таких 1О-£0рмзц;1::„ Зго: шравнояершз вортикялышо перенесения, отио-июолышо горизонта лыс jo дефорчацди, цз:;Лс!ш, сошестнно вор -•лкалыше и горизонтальные довода фш земной поверхности.

Выполнен анализ расчетных схем и методов расчета боскар -гасных зданий на воздействия норатюглоршгх оседаний основания. 1раведешз их классификация и табличной £ормэ.

Выделены по характеру .учета прссгрппотвсшюй работы одно-, даух- п трехмерные расчетные схемы; по виду неизвестных дне -:ретнио, дыскретно-континуалышо и континуальные расчетные :хемы; по вида конструирш в осыоео расчетной схемы cvocmhoeik;, иастинчатыо и комбтшровашп.'о.

Перечисленные расчетные схемы шили свое обоснование л . рименение в работах Е.Ы.Баришпольскогс, A.C.ibiinöepra, ¡.З.Власова, А.С.Городецкого, А.А.Доркачсва, Л.Г.Дытриева, >.К.Егупова, C.II.Клепикова, А.'Л.Козачевсксго, Б.АЛСоеншшз, !.И.1ишака, Н.С.Метедюка, И.Е.MiuxoiiiroECKoro, Р.А.^лл^ра, .11.Немчинова, А.А.Пэтракова, 3. II. Плетнева, И.А.Розеп^ельда, .Д.Сергеева; П. П.Шагина, А.И.Кшкз и других ученых.

Наряду с определенной универсальность!) отмечена громозд -ость существующих методов расчета зданий пз деформируемом ос-овании, не всегда реальное отражение галл картины Езаимодейст-пя и работы всех составлявших компонентов рассчитываемой си-гемы. Обоснована актуальность задачи создания простого, лех'ко рнменымого е инженерной практике метода расчета зданий ш ко-звноЕлерно оседающем основании.

Вгоэдя глава диссертации иоскадеш разработка, методики расчета крупнопанельных аданий на воздействие неравномерных оседаний основания по усовершенствованной рамной расчетной схеме.

Учитывая большую жесткость в рэЕоречноы направлении кон -струкглвшх cncrcíj крупнопанельных домов, строящихся на неравномерно оседающих основаниях, сделано утверждение» что при устунз или кривизне земной поверхности с образующей, пергон -днкулярнои к продольной oca здания, система находится в состоянии плоского изгиба. Это обстоятельство дало возможность принять расчетную C7.et.iy несущей системы в продольном па правлении в вггде плоской раш. .

В разработанной во второй главе усовершенствованной рам -ной расчетной схомо стойки моделируют поперечные стены и при -леганцие к ним участки продольных стен, не ослаблешшх проемами. Ригели моделируют продольные стены и перекрытия. <2унда -ь:знтная плита или ф/цдгыентныз пояса представлены шшшм ригелем упирающимся ка вертикальныэ стерши» моделирующие грунто -вое основание (рис.1).

При наличии двух или трех разнотипных продольных стен (одна ctoo-лная, другая с проемом) вводятся дополнительные ри -гзли, на связашшо в пролете друг с другом, но имеющие общее сопряжение в точках щшшканпя к стойкам.

Стойки рамы располагаются по осям поперечных ..стен, риге -лп раш располагаются по осям дисков перекрытий.

В продольных стеках с дверными проемами ригеля имеет ступенчато переменную посткость в соответствии с пзгибныш кест-КОСТЯ.1И сдлоаннх участков степ а надцроеишлс перемычек.

Вертикальные нагрузки по всем этанам цргшодятся к сосре -доточенным силам, прилоаеншм в узлах раш. Бзс фундаментной пяпты (поясов) приводится к сосредоточенный сплаы, прялоявкнш к нижнему ригелю в точках огшрания его на стерани, моделирую-пие основа ние.

Неравномерные оседашя основания моделируются- заданными смещениями отделышх' стержней основания.

Обций принцип определенЕЯ кесткостных характеристик, со -стоит в замене соответствующих элементов пластинчатых кон - : струидпй, стергля.с эквивалентными' гесткостяыл,." отражающими, характерные для стих элементов виды деформации,. -

С£> ® © ® .О

4

■ ег?

/

■на

I

.Л

А

•4—Ц

С^гкр

Рис.1. Крупнопанельное здааде с внутренняя несувдял стеванк а/ конструктивная састеиа; в/ раштя расчетная схоиз зданзя

о

Поскольку в имеющихся црогртиах расчета pou m &II про -усмотрен это? только изгибных и осошх яесткостсй, то влияние де^орназай сдвига учктгааетск коспошю ври вычислении нзгибшх лесткостей авнелой. 1$доокз?илш> россштряваоиой снсюме ьокучсш о:ор:лу»ш для шчюслояяя шшкэоаего коз&шдаецга j? к иагпбкой кесткостя.

^^A-i+^i^n-. CD

Уи+олясЦ?!, a)

где ii v 1 соответственно шсота и длина взгзбзеиого .участка га шли.

Оорвдла (I) получена из условия равенства прогибов ;:;ест -ко Зацалшоппой балки с приведение:; дзглбкой ¿состкостыэ s с раздольным учэтом прогиба от изгиба и сдвига при действии единично:: силы на опоре, кисхдеГ: возможность вертикального пере -исщбшя. С'ор;.ц'ла (2) относится к случаи консольной балки.

С уютом требований СйаП 2.03.QI-C4 (Бетонные и гзлезобе-топннз конструкции) при действии постоянных и длительных вре -ишах ютрузок модуль упругости ботош занимается даоньпеи -!ш:л на коэффициент 0,425;

-i» Н=о3Лй5Еь (3)

О?ег-"0 мортксотп G'j'qqk (Г'Пп представлены азсткостяыи гадозакнах ^рагне:п!с-а гоперечннх стек и щглегсщях к шш евлсшах огрззков продольна сток (до дверккх цросков) (рис.2с)

(ЗГГ^-ЕЧТтет+ТтО, (4)

гдо Тип и Тпр соответственно площади горизонтальных сечсш:!! гопарачанх в продельных стеа.

Изгиб;?:.? .тесткос?? стоех: (ЕД)^ сходятся кап ."ест:;остп Горизонтальных сечений прэдгкаэцих участков панелей прэдоль -eux стон до дверных проемов. Itou сгооино" шие-яп учитывается подошва се общей изгибы cil гесгкостн. Изгвбные ;::есг::оста пзне-vioit поперечной стены кз ее плоскости не усгеывеится, ибо • пае нобреглао мала по сравнении с лзсткостяып. продольных отец Срдс„2с1). •

Ц3 ^

Рио.2 Условзл определения гисткостей стэркяей раьиой рзсчэтяой схща а) ригеле*! па продолышв силы; в) ригелей па сопервчнна сллн; с) стоек на цродольныв саш; Н) стоек на гопвмчныв аш

ib

где о к t сошБЗ'гствопво толцана и дазш участка цродольйой

0т31ш.

Осевка кастаортя ркгрдэй определяете® йв условий/ что' ¿óéf цродольнн& усяши » ищрачннх саадиж эдшя йрй Qf& SisWéê ох воздействий норайшвразж оо&дажй сййсваш? Ё^бйргШййШ'сй . шрокрыгидаш, Ц£а отеудашги и ïpr тяа&З тршщг £г батона эти ' жесткости опрэдолз&гет соотзэтстсэйто1 m форщ'лаы' (6Ï и (?>, (püc.2a)j .

CEFVC-<8'BÍ ■ (6? -

' • m

где ci и В-соответственно толщина и ширина порёкрамя*

Еа и Fg- соответственно- модалъ упругости и площадь сечений'

арматура' горизонтальных поясов. ■Кзгпбннё я есткэсш .рагрлей одгоодашзтея как- кесткости селоцшнк участков шео'лей внутренних продольных стен (8) и над-, проемных пареютек (9)',. СрисуЗй^*

; • , , ." . » '

Изгибная неоткость шянето ригеля, опирающегося на' оснс вание, определяется как изгибная кэсткость фундаментной плиты с учетом ее полной иирвны на длине arasa,.

о- , .' V сю)

где ', Epi , ЦА - соответствзнно модуль ;уодгости, шри-. на и внеота фундаментной влиты.'. 'Осевые бостстсте отевжеД.-моделшташх гтунтовое'основание. определяются по ' значешвокоэффициента кесткооти основания

(Е7Ц»К-а-Бр1, (II)

; гдо ä - расстояние ы&7Д? стеряняля. •_•-.'• •

'",-.';На. основании продольных, поперечных сил и изгибаксих. мо -иентоэ в. оторш.та ра:лг,. тзучеяигх в результате статического' расчете оцределлется.ряд усилий ц.тарскоцекиК, в.. ■•;"

„< элементах'коксгруьхёи от'еовтетного пли раздольного доЛстепя

" фвиричт» усилия я щхтраття я ротоэоиталытх стн -

Оушарнши значат/-

Я№ эти?. 5свдй далшиоя соояэогсгаешгс поперечине силы в стопках 0 рзголях ра«У, Рэ01фЭД0Л(?шт-з зтизс усилий мезду параллель-вшя? продольтш сзвяами производится пропорционально их из -гибки.? еосшсоетям,

ть^а^таад (12)

аз)

- стцках. ^^ero^^ДEШLДBШШШ^^^_II.

ПродбЛЫЯЗД ояэнаот каадого этаяа равны разнице поперечных сил в стойке над я под перекрытием. Для стыка с нарушат и внут -ранними стенами:

Т1гра"0,3(Ой-Оса)) (15)

- Поперечина сшш и изгибапиие моменты л простенках и радпооемгогх пепег,атаках падала;'} продольных стен додшшюгся непосредственно по результатам расчета рамы для соответствующих участков ригелей. При наличия двух или нескольких гарадлзль -них продольных отек их величины в • этих стеиах распределяются пропорционально их цзгибпш хесткостям.

(К)

М-^кнкезд! (17)

- Горизонтальные продольные усилия в попепэчнн? стыках плит перекрытий и горизонтальных арматурных поясах определяются путем распределения суммарных продольных уедшй н ссотЕет -ствумдах ригелях, полученных при расчете раш, иечду отдельными стыками и поясами пропорционально их осевш кесткости

^-¿И^ССЕЛг,!} £и)

- Вертикальные гоололыше усилия в поперечных и прололт, -ннх стенах определяются на осноеэ распределения сушарных гфо-дольных сил в стойках раш мезду участквм поперечных и гоо -дольных стен пропорционально пх осевым яесткостяц.

й^^ЦЕП^Ъ (19)

- Суммарные пягибазопе момент; г. поперечные и продольные едлы в с^-униаментно-"; галте или поясе представляв? собой усилил