Территориальные строительные нормы пермской области здания на подрабатываемых территориях верхнекамского месторождения калийных солей. назначение строительных мер защиты

9.15 В качестве ограждающих конструкций в каркасных зданиях следует предусматривать облегченные навесные панели с заделкой швов между ними упругими материалами (пороизол, поролон, макропористая резина и т.п.).

Стеновые панели ограждения следует проектировать по податливым схемам, допускающим взаимные, линейные и угловые подвижки панелей без нарушения прочности крепления панелей к колоннам и без разгерметизации вертикальных и горизонтальных швов между панелями.

Крепление панелей рекомендуется осуществлять по четырем углам шарнирным соединением: в двух углах шарнирно-неподвижно, в двух других шарнирно-подвижно. Применение, например, стержневых накладных элементов с укороченными стержням обеспечивает первый вид крепления, а с удлиненными стержнями - второй.

Допускается предусматривать в проектах самонесущие стены (кирпичные, из бетонных блоков), которые в соответствии с рекомендациями пп. 8.7 и 8.10 должны быть усилены железобетонными или армокаменными поясами по периметру и горизонтальными арматурными сетками в местах примыкания и пересечения стен. Самонесущие стены должны крепиться по высоте к колоннам здания связями, не препятствующими их относительному смещению в плоскости стен. Самонесущие стены могут разделяться дополнительными швами в пределах отсека.

Внутренние стены и перегородки следует соединять с наружными стенами или колоннами податливыми связями.

9.16 Для ограничения вертикальных перемещений допускается в качестве мер защиты каркасных зданий предусматривать выравнивание каркаса с помощью домкратов или других выравнивающих устройств.

9.17 Жесткие полы по грунту (бетонные, ксилолитовые и др.) необходимо проектировать с разрезкой на карты, длина сторон которых должна быть не более 6 м. Между картами устраивается деформационный шов, который заполняется эластичным заполнителем (пороизоловый жгут, битумная мастика); ширина шва рассчитывается в соответствии с указаниями п. 7.14.

9.18 Размеры проемов под оборудование следует назначать с учетом их возможных перемещений, вызванных сдвижением земной поверхности, и рихтовки оборудования.

9.19 Встроенные и примыкающие к зданиям эстакады, этажерки, тоннели, галереи, емкости и т.п. следует отделять от зданий деформационными швами, руководствуясь указаниями п. 7.14.

9.20 В производственных каркасных зданиях в качестве подъемно-транспортных средств допускается использовать мостовые, подвесные и козловые краны. Предпочтение следует отдавать подвесному и напольному подъемно-транспортному оборудованию. Для обеспечения нормальной работы кранов следует предусматривать возможность рихтовки подкрановых конструкций, путей, регулировки подвесок в процессе подработки или после завершения процесса сдвижения земной поверхности. Наклон подкранового пути мостовых кранов, вызванный деформациями земной поверхности, не должен превышать следующие предельные значения:

в поперечном направлении i = 4·10^-3;

в продольном направлении i =6·10^-3.

9.21 В производственных каркасных зданиях с мостовыми кранами следует применять разрезные металлические и железобетонные подкрановые балки. У деформационных швов необходимо предусматривать консольное опирание подкрановых балок или устройство специальных металлических балок-компенсаторов с необходимой деформационной способностью, которая определяется расчетом.

9.22 Габариты приближения кранового оборудования к конструкциям здания должны назначаться с учетом возможных рихтовок крановых путей и соответствовать габаритам, предусмотренным Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

Критерии расчета каркасных зданий на воздействие подработки

9.23 Допускается не учитывать перемещения оснований фундаментов каркасных зданий:

вертикальные, если разность осадок оснований фундаментов смежных колонн при расчете на особое сочетание нагрузок не превышает значений, приведенных в СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и представленных в табл.6;

горизонтальные, если их значения не превышают значений предельных горизонтальных перемещений, приведенных в табл.14.

Таблица 14

Тип конструкции каркаса

Предельные горизонтальные перемещения оснований фундаментов колонн, Dпр

в плоскости рамы

в направлении связей

Железобетонные колонны площадью сечения более 0,15 кв.м

0,002 h

0,004 h

То же, площадью сечения от 0,1 до 0,15 кв м включительно

0,004 h

0,008 h

Стальные

0,01 h

0,02 h

Примечание. За величину h принимается высота колонн первого яруса рамы.

9.24 Конструктивные меры защиты каркасного здания от влияния горных разработок не требуются, если удовлетворяется условие

fп £ fпp /85/

Dr £ Dпр /86/

где Dr - наибольшее горизонтальное перемещение грунта под основанием фундамента

Dr = 0,5 · n_e ·m_e· e·L /87/

n_e ,m_e, - коэффициенты, принимаемые по табл. 2 и 3;

D_пр - предельное горизонтальное перемещение оснований фундаментов колонн, определяется по табл. 14

Остальные обозначения те же, что и в п.8.15.

9.25 Если условие п. 9.24 не выполняется, необходимо уменьшить длину здания или деформационными швами разделить его на отсеки такой длины, при которой это условие удовлетворяется.

9.26 В том случае, когда условие, определяемое выражением /86/, не удовлетворяется, а уменьшение длины здания (отсека) не представляется возможным или экономически нецелесообразно, необходимо устройство между фундаментами колонн связейраспорок или усиление колонн. Усиление колонн производится по расчету, изложенному в «Руководстве по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях», Часть II. Промышленные и гражданские здания. Стройиздат, М., 1986 .

Расчет связей-распорок между отдельно стоящими фундаментами на естественном основании

9.27 Усилия сжатия или растяжения в связях-распорках определяются по формуле:

/88/

где N₁ - равнодействующая сил, приложенных к i-му отдельно стоящему фундаменту, от воздействия горизонтальных деформаций земной поверхности

Ni = Nтi + Nбi + Ngi, /89/

Nтi , Nбi, Ngi,- величины сил трения грунта, действующие соответственно по подошве, боковым поверхностям и давление на лобовую поверхность i -го фундамента;

m - количество отдельно стоящих фундаментов на участке от 0,5L до х.

9.28. Величина силы трения грунта, действующая по подошве фундамента при воздействии горизонтальных деформаций растяжения-сжатия земной поверхности Nтi, определяется по формуле

Nтi = txi • Fi /90/

txi £ tпр, /91/

где txi - касательные напряжения под подошвой i-го фундамента, расположенного на расстоянии х от середины здания (отсека), определяется по формуле /19/;

tпр - предельное сопротивление грунта сдвигу, определяется по формуле /16/;

Fi - площадь подошвы i-го фундамента.

9.29 Величина силы трения от сдвигающегося грунта по боковой поверхности фундамента Nбi, определяется по формуле

N_бi = t_б.хi • F_бi, /92/

t_б.хi < t_б.пр, /93/

где t_б.хi - касательные напряжения по боковой поверхности i-го фундамента, расположенного на расстоянии х от середины здания, определяется по формуле /33/;

t_б.пр - предельное сопротивление грунта засыпки сдвигу по боковой поверхности фундамента, определяется по формуле /29/;

F_бi - площадь боковой поверхности i-го фундамента.

9.30 Величина силы лобового давления грунта, действующей на боковую поверхность i-го фундамента от воздействия горизонтальных деформаций земной поверхности, определяется по формуле

N_gi = s_gi • F_i /94/

s_gi < s_пр , /95/

где s_gi - нормальное давление грунта на боковую поверхность i-го отдельно строящего фундамента, расположенного на расстоянии х от оси здания (отсека) , определяется по формуле /З6/;

s_пр - предельное напряжение сжатия на боковую поверхность фундамента от пассивного давления грунта, определяется по формуле /41/;

F_^i - площадь боковой поверхности i-го фундамента, воспринимающей нормальное давление грунта.

9.31 Шов скольжения под отдельно стоящими фундаментами устраивается при условии

N_e > N^ш, /96/

где N_e - наибольшая сила, действующая в фундаментной связираспорке при х = 0, определяется по формуле /88/;

N^ш - усилие, действующее в фундаментной связи-распорке при устройстве шва скольжения, в сечении х = 0, определяется по формуле

N^ш= , /97/

где m - количество фундаментов на участке от середины отсека здания до конца ряда отдельно стоящих фундаментов;

- равнодействующая сил, действующих на i-ый фундамент при устройстве шва скольжения

/98/

где - величина сил трения по шву скольжения i-го фундамента, определяется по формуле

= fN, /99/

- обозначение то же, что в формуле /46/;

f - коэффициент трения по шву скольжения, принимается по табл.5;

N - нагрузка на фундамент;

- величина силы трения от сдвигающегося грунта по боковой поверхности i-го фундамента, определяется по формуле /92/, в которой значение F_бi принимается до отметки шва скольжения;

- величина силы бокового давления от сдвигающегося грунта на i-ый фундамент, определяется по формуле /94/, в которой значение F_^i принимается до отметки шва скольжения.

При удовлетворении условия /96/ с целью снижения нагрузок необходимо устройство шва скольжения; расчет связей-распорок в этом случае производится по формуле /97/ при m, соответствующем формуле /88/.

Пример расчета каркасного здания на столбчатых фундаментах.

Исходные данные

Здание прямоугольной формы в плане, каркасно-панельное, девятиэтажное, длиной L = 72 м, шириной В = 18 м, высотой 27 м. Колонны железобетонные прямоугольной формы сечением 0,12 м², высота колонн первого этажа h = 3,3 м. Фундаменты монолитные железобетонные стаканного типа. План и размеры фундаментов приведены на рис. 17. Нагрузка по подошве фундаментов, расположенных по осям А и В - 680 кН, по оси Б - 1350 кН.

Грунтовые условия и ожидаемые деформации земной поверхности те же, что в примере расчета бескаркасного здания на ленточных фундаментах.

Рис. 17. План и сечение отдельно стоящих фундаментов каркасного здания

Определение длины отсека здания

В соответствии с п. 9.24 вертикальные деформации основания каркасного здания от влияния подработки можно не учитывать, если удовлетворяется условие, определяемое по формуле /85/

f_п £ f_пp

Относительную разность осадок основания фундаментов, вызванную подработкой, определяем по формуле /9/

Предельное значение относительной разности осадок основания фундаментов каркасно-панельного здания определяем по табл.6 f_пp=0,002.

f_п = 0,0028 > f_пp = 0,002.

Условие формулы /85/ не удовлетворяется. В качестве меры защиты здания от вертикальных деформаций основания, вызванных подработкой, принимаем разрезку его на два самостоятельных отсека кратных секции здания длиной L = 36 м.

Повторно проверяем условие, определяемое формулой /85/,

f_п = 0,0014 < f_пp = 0,002, .

условие выполнено.

Определяем ширину деформационного шва, устраиваемого между отсеками здания:

на уровне подошвы фундамента по формуле /5/

=1,2·0,7·2,6·10^-3·36·10³ = 78,6 мм ;

на уровне карниза по формулам /6,7/

высота здания Н = 27 + 2,4 = 29,4 м,

a_в > 78,6 + 0,0056 • 29,4 • 10³ = 243 мм

Для принятой длины отсеков здания определяем необходимость установки связей-распорок между отдельно стоящими фундаментами каркасного здания по условию /86/

Dr £ Dпр .

Сдвижение земной поверхности происходит в направлении вдоль здания, для этих условий

Dr = 0,5 = 0,5 • 1,2 • 0,7 · 2,6 • 10^-3 · 36 • 10³ = 39 > Dпр = 0,008h = 0,008 • 3,3 • 10³ = 26 мм.

Горизонтальное перемещение основания фундаментов превосходит предельное значение, Dr > Dпр. Поэтому необходима установка связей-распорок между фундаментами в продольном направлении отсека здания.

Определение усилий в фундаментных связях-распорках

Для расчетов используется план и сечения фундаментов, представленные на рис. 17. Вначале определяем растягивающие усилия в связях-распорках, действующие в продольном направлении отсека по оси Б.

Находим значение коэффициента жесткости грунта при сдвиге по подошве фундамента по формуле /20/

в которой площадь подошвы фундамента F = 2,5 • 2,7 = 6,75 м², значение коэффициентов w_z и w_х определяем по табл. 7 в зависимости от соотношения сторон а/в = 2,5/2,7 = 0,92; w_z = 1,06; w_х = 0,50

кН/м³ .

Касательные напряжения, действующие по подошве фундаментов, расположенных по оси Б на расстоянии х от середины отсека здания, определяем по формуле /19/

при t=10 лет значение = 0.

Находим давление по подошве фундаментов, расположенных по оси Б

кН/м³ .

Предельное сопротивление сдвигу грунта по подошве фундамента рассчитываем по формуле /16/

=P tg j + C = 200 • tg 24° + 39 = 200 • 0,445 +39 = 128 кН/м².

При наибольшем значении х = 18 м проверяем условие /91/

txi £ tпр,

При х_mах = 18м tmaх = 2,03 • 18 = 36,5 < tпр = 128 кН/м².

Поэтому условие txi £ tпр удовлетворяется для всех фундаментов, расположенных по оси Б.

Силу трения, действующую по подошвам фундаментов, расположенных по оси Б на расстоянии х от середины отсека здания, определяем по формуле /90/

Nтi = txi • Fi = 2,03х (2,7 • 2,5) = 13,7х

N_т1=N_т7=13,7 • 18=247кН;

N_т2=N_т6=13,7 • 12=164кН;

N_т3=N_т5=13,7 • 6=82кН;

N_т4 = 0.

Коэффициент жесткости грунта засыпки при сдвиге по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /30/

в которой площадь контакта грунта засыпки с боковой поверхностью фундамента F_б = 1,1 • 1,7 + 1,8 • 0,35 + 2,5 • 0,35 = 3,38 м²; при глубине засыпки h = 2,4 м средняя длина фундамента в направлении деформаций земной поверхности а = 3,38/2,4 = 1,41 м; коэффициенты w_zб и w_хб определяем по табл. 7 в зависимости от соотношения сторон а/b при b = h, a/h = 1,41/2,4 = 0,59, w_zб = 1,08, w_хб = 0,44; модуль боковой деформации грунта обратной засыпки определяем по формуле /31/ Е_з = m ; коэффициент m находим по графику рис. 4 для h = 2/3 • 2,4 = 1,6 м, m = 1,0; модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки принимаем по табл. 10 для грунта с плотностью 1850 кг/м³ и влажностью 20% при продолжительности эксплуатации здания до начала подработки более 10 лет, = 10 МПа; Е₃=1 • 10=10 МПа.

По табл. 9 принимаем характеристики грунта засыпки tg j₃ ⁼ 0,508 (j₃ = 27°), удельное сцепление Сз = 36 кПа; другие характеристики грунта засыпки - удельный вес g₃ = 18,5 кН/м³, m = 0,3.

кН/м³

Касательные напряжения по боковой поверхности i-го фундамента, расположенного по оси Б на расстоянии х от середины отсека здания, определяем по формуле /33/