ПРОЕКТУВАННЯ, БУДІВНИЦТВО ТА ЕКСПЛУАТАЦІЯ БУДИНКІВ СИСТЕМИ "ПЛАСТБАУ"

Узагальнені зусилля М та Q рекомендується визначати за таблицями або графіками, які наводяться

в проектах в залежності від R  s, h/s та К_п (див. п.2.4.2.18).

2.4.2.22 Узагальнені зусилля Т° слід визначати у відповідності з вказівками п.п. 7.19 - 7.29 "Руковод­ства по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях", часть II (М.Стройиздат, 1986 г.).

Рекомендується в проектах виконувати таблиці або графіки узагальнених зусиль Т°, які визначають­ся в залежності від відносних горизонтальних деформацій основи, а також деформаційних та харак­теристик міцності грунтів.

2.4.2.23 Вибір варіанту підземної частини будинку за несучою здатністю виконується з умови, щоб максимальні узагальнені зусилля в конструкціях від силових впливів в найневигідніших комбінаціях не перевищували допустимих узагальнених зусиль, вказаних в проекті для варіанту, що розглядається. Вказані умови мають вигляд:

; ; ; , (12)

де , - максимальні значення узагальнених поперечних сил, які визначаються за формулами:

(13)

(14)

- максимальні значення узагальнених згинальних моментів, які визначаються за формулами:

а) для підроблюваних територій І - IV груп, коли окремі види деформацій земної поверхні досягають своїх максимальних значень в різний час:

(15)

(16)

б) для підроблюваних територій І - IV груп, коли окремі види деформацій земної поверхні досягають своїх максимальних значень одночасно:

(17)

(18)

в) для підроблюваних територій Ік - ІVк груп, у яких деформації земної поверхні досягають максимальних значень одночасно:

, (19)

, (20)

де е - відстань між рівнодійними сил, викликаних горизонтальними деформаціями основи;

r, h, , - індекси, які вказують, що узагальнені зусилля визначаються від впливу відповідно викривленої по циліндричній поверхні, ступінчасто-осідаючої і горизонтально-деформованої основи.

2.4.2.24 Зусилля в несучих конструкціях будинків від впливу вертикальних деформацій основи можуть бути визначені також методом послідовних деформацій, який передбачає поетапний підхід до розрахунку:

- на першому етапі розрахунку (контактна задача) визначаються реактивні тиски на підошві фунда­ментів та узагальнені зусилля на будинок в цілому для виявлення найбільш несприятливих деформацій основи, при цьому діаграма "тиск-осідання" приймається як на рисунку 5;

- на другому етапі визначаються зусилля та деформації несучих конструкцій при найбільш неспри­ятливих сполученнях активних та реактивних навантажень, які визначені на першому етапі.

Величина питомого тиску р_i , яка викликає осідання s_i , визначається за формулою:

(21)

Конфігурація фундаментів будинку, який взаємодіє з нерівномірно деформованою основою, пода­ється у вигляді сукупності ділянок f_i (і - 1, h) з координатами центра Х_i , Y_i , завантажених вертикальними навантаженнями від власної ваги споруди та корисних навантажень на перекриття, приведених до системи зосереджених сил g_i та моментів m_xi, m_yi (рисунок 10, а).

Сукупність ділянок f_i розглядається як система нескінченої жорсткості (штамп) з варійованою формою контактної поверхні, що задається вертикальними деформаціями W_i;.

Процес розв'язання контактної задачі в методі послідовних деформацій умовно розділений на дві взаємозумовлені частини: визначення реактивних тисків р_i; при фіксованих значеннях вертикальних деформацій фундаментів W_i, та визначення вертикальних деформацій W_i; при заданих значеннях реак­тивних тисків р_i.

Критерієм розв'язання задачі рекомендується приймати відсутність з заданою наперед точністю змін в значеннях вертикальних деформацій W_i,. Як перше наближення слід приймати плоску форму контактної поверхні фундаментів.

Для визначення реактивних тисків р; при фіксованих значеннях W_i, необхідно знати значення деформацій основи s_i, (рисунок 10,6), які для системи нескінченної жорсткості визначаються за формулою:

s_i = s – I_x X_i – I_y Y_i – W_i -_i , (22)

а
- план фундаменту; б - до визначення осідань s.

Рисунок 10 - Розрахункова схема фундаменту при розрахунку методом послідовних деформацій.

де s - осідання штампу в точці з координатами [0,0];

I_x , I_y - нахил штампу відповідно вздовж осі X,Y;

_i - деформації поверхні основи не зв'язані з впливом фундаментів на основу.

Враховуючи нелінійний характер деформування, а також можливість відриву фундаментів від основи, шукані величини s, I_x , I_y визначаються числовим способом в ході ітераційного процесу, критерієм закінчення якого є виконання з заданою точністю умов рівноваги:

, (23.1)

, (23.2)

, (23.3)

Блок-схема алгоритму обчислення s I_x , I_y представлена на рисунку 11.

Статичний розрахунок споруди за спрощеною розрахунковою схемою в лінійно-пружній постановці принципових труднощів не викликає; його виконують одним з відомих методів розрахунку стержньових систем (сил, переміщень або змішаним способом). При використанні готових програм для ЕОМ задача спрощується і зводиться до підготовки вихідних даних.

Рисунок 11 - Схема алгоритму визначення значень s_o , I_x , I_y .

Питомі тиски p_i, що діють по підошві фундаментів, розглядаються як реактивні сили, які урівно­важують зовнішні, прикладені до споруди навантаження. Для виконання розрахунку по визначенню деформацій W_i; достатньо прийняти статично визначену схему спирання (три вертикальні опори). Однак, в цьому випадку вимагається забезпечити необхідну точність обчислень реактивних тисків р_і , оскільки величини реакцій R_i; в прийнятих опорах можуть перекручувати значення обчислюваних деформацій W_i;.

Рекомендується схему спирання приймати у вигляді пружних в'язей, що вводяться у всі точки контакту фундаменту з основою, жорсткість яких визначається за формулою:

(24)

В цьому випадку всі неув'язки при відсутності рівноваги між вертикальними навантаженнями та реакцією основи виявляються включеними в піддатливі опори і перекручення в значеннях деформацій W_i будуть мінімальними.

Для виконання першого та другого етапів розрахунку рекомендується використовувати програми для ЕОМ відповідно "Контакт" та "Флора", які розроблені в КиївЗНДІЕП.

2.4.2.25 Варіанти підземних частин будинків з вирівнювальними пристроями слід приймати в залежності від гірсько-геологічних умов, а також можливостей будівельних та експлуатаційних організацій.

2.4.2.26 Необхідність використання конструктивних заходів по вирівнюванню будинків (КЗВ) реко­мендується визначати в залежності від співвідношень розрахункових та допустимих нахилів будинків у відповідності з табл. 12, де:

і - розрахунковий нахил будинку;

[і] - допустимий нахил, при якому забезпечуються вимоги розрахунку основи та конструкцій будинку за І та II групами граничних станів;

і₁ - нахил, при якому забезпечуються вимоги розрахунку основи та конструкцій тільки за І групою граничних станів;

і_t - нахил, при якому забезпечуються вимоги розрахунку основи та конструкцій за двома групами граничних станів на протязі встановленого обмеженого часу, по закінченні якого планується вирів­нювання будинку.

Таблиця 12

Групи умов по вирівнюванню будинків

Співвідношення між розрахунковими та граничними нахилами будинків

Конструктивні заходи по вирівнюванню будинків (КЗВ)

1

i  [і]

Не вимагається

2

[i] < i  i₁

Будівництво допускається за умови забезпечення експлуатаційною організацією контролю за станом підроблюваних будинків та своєчасним їх вирівнюванням

3

i₁ < i  i_t

Будівництво може бути допущено за умови розробки організаційних та технічних заходів, узгоджених з експлуатаційною, проектною та науково-дослідною організаціями

4

i_t  i

Будівництво не допускається

2.4.2.27 Розрахунковий нахил будинку визначається за формулою:

(25)

де і_н - очікуваний максимальний нахил земної поверхні, який визначається за маркшейдерським розра­хунком;

і_с - нахил будинку внаслідок неоднорідності грунту;

і_у - нахил будинку від впливу уступів в основі, який визначається за графіком, що наводиться в типовому проекті в залежності від параметрів h/s та i/s;

0,8 - коефіцієнт, що враховує ймовірність співпадання максимуму нахилу будинку від різних факторів як за часом, так і за напрямком дії.

2.4.2.28 Нахил будинку і рекомендується визначати у відповідності з наступними обмеженнями:

i_t  tV; i_t  10t_вV_в; i [i]/n , (26)

де t - допустима тривалість між циклами вирівнювання будинку;

V - середня швидкість виникнення нахилу будинку;

V_в - швидкість виникнення нахилу будинку в період вирівнювання;

n - допустима кількість вирівнювань будинку в період його експлуатації.

Значення вказаних параметрів встановлюються та узгоджуються маркшейдерською, експлуата­ційною, спеціалізованою проектною або науково-дослідною організаціями.

2.5 Особливості проектування будинків для будівництва на просадних грунтах
2.5.1 Особливості об'ємно-планувальних та конструктивних рішень 2.5.1.1 Конфігурація будинків для будівництва на просадних грунтах повинна забезпечувати можливість їх розрізки деформаційними швами на окремі відсіки прямокутної форми.

Деформаційні шви повинні влаштовуватися в місцях зміни навантажень на фундаменти, а також товщини шару просадних грунтів в основі фундаментів.

Відстані між деформаційними швами повинні прийматися не більше 30 м в кожному напрямку. З метою зниження витрати сталі рекомендується приймати довжини відсіків в межах 18-24 м.

2.5.1.2 Ширина деформаційних швів приймається за розрахунком згідно з СНіП 2.01.09-91, але не менше 100 мм.

2.5.2 Особливості проектування основ 2.5.2.1 Проект підготовки основи та вибір методу ущільнення просадних грунтів повинен викону­ватися на основі ТЕО з урахуванням типу ґрунтових умов за просадочністю, потужністю просадної товщі, ймовірності замочування грунтів основи на всю висоту просадної товщі, можливого значення просідання грунту, конструктивних особливостей будинку. Основні вихідні дані для проектування основ повинні визначатися у відповідності з положеннями СНіП 2.02.01-83 та ГОСТами на методи визначення властивостей грунтів, а також на основі документації, узгодженої з замовником.

2.5.2.2 У випадках, коли прогнозовані нахили будинків або зусилля та деформації в несучих конструкціях перевищують гранично допустимі значення, встановлені нормативними документами, рекомендується орієнтуватися на методи, які дозволяють повністю ліквідувати просідання основ шляхом влаштування ущільнених методом витрамбовування ґрунтових товщ, попереднього замочування та інше.

2.5.2.3 У випадку, коли сумарні осідання та просідання при неповному усуненні просадних грунтів перевищують гранично допустимі значення або призводять до кренів, які перевищують гранично до­пустимі величини, потрібен розрахунок будівель на зусилля від неусунутого просідання основ і застосу­вання комплексу захисних заходів.

2.5.2.4 В комплекс водозахисних заходів входять: компоновка генплану; планування території забудови; влаштування під будинками та спорудами маловодопроникних екранів; якісна засипка та ущільнення пазух котлованів та траншей; влаштування навколо будинків вимощень; прокладення зов­нішніх та внутрішніх водогінних комунікацій з виключенням витоку води та забезпеченням вільного їх огляду та ремонту; відведення аварійних вод за межі будинків в зливостічну мережу.

2.5.2.5 Підготовка основи та створення суцільного маловодопроникного екрану здійснюється влаш­туванням одно- або двохярусного ущільненого шару грунту. При двохярусному ущільненні нижній ярус утворюється трамбуванням лесового грунту природного складу, верхній ярус - шляхом пошарового укочування грунту шарами завтовшки 20-30 см. Влаштування верхнього ярусу шляхом трамбування грунту не допускається.

2.5.2.6 Розміри площі, яка ущільнюється, в плані визначається в залежності від призначення ущіль­нення, розмірів та конфігурації будинку в плані, навантажень на фундаменти та інших факторів. При цьому розміри ущільнюваної площі по низу ущільненого шару приймаються більші розмірів будинку по зовнішніх гранях фундаментів в кожну сторону на величину не менше 1,5 м.

2.5.2.7 Проектна глибина ущільненого ґрунтового шару основи повинна призначатися з умов повного усунення просадних властивостей грунтів в межах глибини деформованої зони шляхом по­слідовного задоволення рівності:

, (27)

де p_s1 - початковий просадний тиск;

р - тиск на грунт по підошві фундаменту з відрахуванням природного тиску;

_II - об'ємна вага шару, що ущільнюється при ступені вологості більше 0,8;

_II - об'ємна вага вище відмітки закладення фундаменту;

h - глибина закладання фундаменту;

 - коефіцієнт зменшення додаткового тиску в грунті від навантаження фундаменту на глибині h+h_ущ , що приймається згідно з СНіП 2.02.01-83.

Для будинків системи "Пластбау" товщину ущільненого шару грунту допускається визначати за формулами:

, (28)

, (29)

де p_ср - середній тиск на грунт по підошві фундаменту;

p_s1 - початковий просадний тиск нижче ущільненого шару;

b - ширина фундаменту.

2.5.2.8 При повному усуненні просадних властивостей грунтів в межах деформованої зони від навантаження, що передається фундаментом, тиск на підстилаючий неущільнений просадний грунт не повинен перевищувати початкового просадного тиску грунтів цього шару:

P_s1  P_oz + P_sz , (30)

де p_oz - додатковий тиск на даху підстилаючого неущільненого просадного грунту від навантаження, що передається фундаментом;

P_sz - природний тиск на даху цього шару.

Величина розрахункового тиску на ущільнений грунт з умови забезпечення несучої здатності під­стилаючого шару визначається за формулою: