А б пономарев а в захаров д г золотозубов с в калошина основания и фундаменты

Обновлено: 18.05.2024

Основания и фундаменты

Это издание охраняется авторским правом. Доступ к нему может быть предоставлен в помещении библиотек — участников НЭБ, имеющих электронный читальный зал НЭБ (ЭЧЗ).

В связи с тем что сейчас посещение читальных залов библиотек ограничено, документ доступен онлайн. Для чтения необходима авторизация через «Госуслуги».

Для получения доступа нажмите кнопку «Читать (ЕСИА)».

Если вы являетесь правообладателем этого документа, сообщите нам об этом. Заполните форму.

А.В. Захаров, А.Б. Пономарев ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ

1 DOI / / УДК А.В. Захаров, А.Б. Пономарев Пермский национальный исследовательский политехнический университет ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ Представлены результаты исследований температурных полей грунтовых оснований для основных типов инженерно-геологических условий г. Перми. Результаты приведены для двух экспериментальных площадок. Площадка 1 характеризуется плотной городской застройкой и относится к I типу грунтовых условий г. Перми (левобережная часть). Площадка 2 расположена на малозастроенной территории города и относится ко II типу грунтовых условий г. Перми (правобережная часть). Приведено инженерно-геологическое строение экспериментальных площадок. Для площадки 1 проведен анализ распределения температуры в грунтовом массиве за период мониторинга с 2008 по 2015 г., для площадки 2 за период с августа по октябрь 2015 г. Проведен сравнительный анализ температур грунтового массива на двух площадках. По результатам исследований сделаны выводы, что температура грунтового массива для площадок 1 и 2 с глубины 7 8 м постоянная и составляет 12 и 6 С соответственно. Температуры грунтового массива для площадки 2 более низкие, чем для площадки 1, в среднем на 4 6 С. При этом с увеличением глубины разница температур уменьшается. Ключевые слова: энергоэффективные фундаменты, температура грунта, температурные поля, мониторинг температуры, низкопотенциальная энергия грунта. Начиная с 2008 г. кафедрой СПГ ПНИПУ проводятся исследования температурных полей грунтовых оснований в г. Перми. Цель исследований количественная оценка температурного режима грунтов для основных типов инженерно-геологических условий [1]. Количественная оценка температурного режима грунтового основания является одним из основных факторов, позволяющих внедрять технологии, основанные на использовании тепловой энергии грунта. В частности энергоэффективные фундаменты и подземные конструкции зданий и сооружений. Как правило, технологии, основанные на использовании тепловой энергии 60

2 Геотехника территорий грунта, применяются для отопления и кондиционирования зданий, реже в целях обеспечения электроэнергией и горячим водоснабжением. Данные технологии нашли широкое применение в европейских странах, странах ближнего зарубежья [2 10]. В России их внедрение имеет точечный характер и не нашло массового распространения [11 13]. Исследования температурных полей грунтовых оснований в г. Перми проводятся для двух основных типов инженерногеологических условий, характерных для лево- и правобережной частей города. Исследования ведутся на двух площадках. Площадка 1: система мониторинга установлена на территории строительного факультета ПНИПУ в Свердловском районе г. Перми (левобережная часть г. Перми). Мониторинг ведется непрерывно с декабря 2008 г. по настоящее время. Площадка 1 характеризуется плотной городской застройкой. Время застройки более 50 лет. Расстояние от наблюдательной скважины до ближайшего здания около 3 м. По результатам проведенных инженерно-геологических изысканий в геологическом отношении экспериментальная площадка 1 сложена четвертичными аллювиально-делювиальными глинистыми грунтами, в подошве с галькой до % общей толщиной 11,6 м, перекрытыми толщей насыпных грунтов толщиной 6,0. Коренными породами являются аргиллиты, вскрытые на глубине 17,6 м. Насыпные грунты представлены суглинком от тугопластичного до мягкопластичного в основании с примесью до % строительного мусора (щебень, битый кирпич, стекло, дерево). Четвертичные аллювиально-делювиальные отложения представлены в основном глиной от твердой до тугопластичной, подстилаемой галечниковым грунтом с заполнителем твердой супесью (гравия и гальки до %). Инженерно-геологическая колонка приведена на рис. 1, а. 61

3 а Рис. 1. Инженерно-геологические колонки экспериментальных площадок: а площадки 1; б площадки 2 Площадка 2: система мониторинга установлена на территории Комплекса ПНИПУ в Ленинском районе г. Перми (правобережная часть г. Перми). Мониторинг ведется с августа 2015 г. В настоящий момент получены данные по октябрь 2015 г. Площадка 2 расположена на малозастроенной территории города. Расстояние до ближайшего строения более 30 м. По результатам архивных изысканий близлежащей территории в геологическом отношении экспериментальная площадка 2 сложена четвертичными аллювиальными песчаными и глинис- б 62

4 Геотехника территорий тыми грунтами, в подошве с гравием до 25 % общей толщиной более 15 м. Четвертичные аллювиальные отложения представлены песком мелкозернистым, глиной и суглинком от мягкопластичной до текучей консистенции. С глубины 1,0 м по всей толще аллювиальных грунтов отмечены включения гравия с увеличением к основанию до 25 %. Коренные породы по результатам архивных изысканий встречены на глубине 17,0 м. Инженерно-геологическая колонка приведена на рис. 1, б. По результатам инженерно-геологических исследований площадки 1 и 2 отнесены соответственно к I и II типам инженерногеологических условий, характерных для г. Перми [1]. Исследования распределения температурных полей в грунтовом массиве проводятся путем установки термопреобразователей сопротивления (датчиков температуры). Установка термопреобразователей сопротивления производилась в предварительно пробуренные скважины под защитой обсадной трубы [14, 15]. Для сбора получаемых данных используются регистраторы РТМ 59, предназначенные для измерения, длительной регистрации и контроля температуры и других неэлектрических величин (частоты, давления, расхода, уровня и др.), преобразованных в электрические сигналы силы, напряжения постоянного тока и активное сопротивление постоянного тока [14, 15]. Глубина наблюдаемой толщи грунтового массива на площадке 1 составляет 19 м. Температурные датчики установлены с интервалом 1 м. Глубина наблюдаемой толщи грунтового массива на площадке 2 составляет 37 м. Температурные датчики установлены с интервалом 2 м, на глубине до 3 м с шагом 0,5 м. Мониторинг температурных полей на площадке 1 проводится более 5 лет. Обобщенные результаты мониторинга (среднемесячные температуры за период с декабря 2008 г. по октябрь 2015 г.) приведены на рис. 2. Анализ графика показывает, что начиная с глубины 7 8 м температура грунтового массива практически не зависит от сезонного колебания температуры наружного воздуха и составляет около 12 С, снижаясь до 10 С к 19 м. 63

5 Рис. 2. Площадка 1. График среднемесячных температур по результатам мониторинга с 2008 по 2015 г. Для анализа изменения температурного режима грунтового основания на протяжении нескольких годовых циклов на рис. 3 приведены среднемесячные температуры сентября за период с 2009 по 2015 г. Анализ графика показывает, что начиная с глубины 7 8 м температуры грунтов на протяжении 6 лет мониторинга имеют постоянные значения (разница не более 1 С). Температуры грунта в сентябре 2015 г. объясняются аномально низкими температурами наружного воздуха в летний период 2015 г. Среднемесячные температуры сентября за весь период мониторинга на площадке 2 приведены в таблице и на рис. 4. Мониторинг температурных полей на площадке 2 проводится с августа 2015 г. К настоящему моменту обработаны данные мониторинга распределения температуры в грунтовом массиве за август октябрь. Результаты мониторинга (среднемесячные тем- 64

6 Геотехника территорий пературы) приведены на рис. 4. Для дальнейшего анализа в таблице и на рис. 5 представлены среднемесячные температуры грунтового массива за сентябрь 2015 г. Рис. 3. Площадка 1. График среднемесячных температур сентября по результатам мониторинга с 2009 по 2015 г. Рис. 4. Площадка 2. График среднемесячных температур по результатам мониторинга с августа по октябрь 2015 г. 65

7 Среднемесячные температуры грунтового массива в сентябре на площадках 1 и 2 Глубина, м Температура грунта, С Глубина, м Температура грунта, С на площадке 1 на площадке 2 на площадке 1 на площадке ,8 11, ,7 6, ,5 9, ,0 2 15,3 10, ,8 6, ,9 10, ,6 4 13, ,3 6,5 5 12,3 8, ,6 6 11,8 23 6,5 7 11,9 6, ,9 8 11,9 27 6,8 9 11,9 6,4 29 6, ,5 31 6, ,3 6, , , ,4 6, , ,6 Рис. 5. График среднемесячных температур сентября для площадок 1 и 2 Результаты проводимых исследований позволяют сделать следующие выводы: 66

8 Геотехника территорий 1. Температура грунтового массива для площадок 1 и 2 с глубины 7 8 м постоянная и составляет 12 и 6 С соответственно. Снижение температуры на глубинах 7 37 м не зафиксировано, в отличие от площадки Температуры грунтового массива для площадки 2 более низкие, чем площадки 1, в среднем на 4 6 С. При этом с увеличением глубины разница температур уменьшается. 3. Зафиксированная разница температурных режимов грунтовых массивов площадок, вероятно, объясняется наличием дополнительных источников тепла на площадке 1, в частности расположением площадки 1 в плотной городской застройке. 4. При проектировании энергоэффективных фундаментов и подземных конструкций зданий необходимо учитывать особенности расположения объекта, наличие окружающей застройки, инженерных коммуникаций. Библиографический список 1. Пономарев А.Б., Калошина С.В. Об инженерно-геологических условиях строительства г. Перми // Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях: тр. междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 50-летию БашНИИстроя: в 3 т. Уфа, Т. 2. С Захаров А.В. Применение геотермальной энергии грунта для отопления зданий в климатических и инженерно-геологических условиях Пермского края // Вестник гражданских инженеров (23). С Пономарев А.Б., Захаров А.В. Использование геотермальной энергии для отопления и кондиционирования зданий // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура Вып. 17 (36). С Шаповал В.Г., Моркляник Б.В. Температурні поля в ґрунтових основах теплових насосів: моногр. Дніпропетровськ: Пороги, с. 5. Brandl H. Energy piles and diaphragm walls for heat transfer form and into the ground // Procssding of the 3h International Geotechnical Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles. Ghent. Technical University. Vienna, Austria, P Brandl H., Adam D., Markiewicz R. Ground-Sourced Energy Wells for Heating and Cooling of Buildings // Acta Geotechnica Slovenica Vol. 3, 2006/1. P Brandl H. Energy foundation and other thermo-active ground structures // Geotechnique P Katzenbach R., Adam D., Waberseck T. Innovationen bei der Nutzung geothermischer Energie durch erdberührte Bauwerke, wie z.b // Pfahlgründung mittels Energiepfählen. Geothermie-Symposium Bremerhaven Erdwärme Energieträger der Zukunft. Bremerhaven,

9 9. Katzenbach R., Waberseck T. Geothermics as an Element of Developed and Sustainable Energy Supply to Prevent the World Climate Change // Geotechnical Problems of the 21st Century in the Construction of Buildings and Foundations Perm, Sanner B., Mands E., Sauer M.K. Larger geothermal heat pump plants in the central region of Germany // Geothermics P Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли: моногр. М.: Граница, с. 12. Кротов В.М. Совершенствование расчета вертикальных грунтовых теплообменников систем теплоснабжения // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура Вып. 15 (34). С Пономарев А.Б., Винников Ю.Л. Подземное строительство: учеб. пособие. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, с. 14. Пономарев А.Б., Захаров А.В. Использование геотермальной энергии для отопления и кондиционирования зданий // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура Вып. 17 (36). С Захаров А.В., Пономарев А.Б. Анализ взаимодействия энергетических фундаментов в геологических и климатических условиях г. Перми // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика С References 1. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Ob inzhenerno-geologicheskikh usloviyakh stroitelstva g. Permi [Engineering-geological conditions of construction in Perm]. Problemy mekhaniki gruntov i fundamentostroeniya v slozhnykh gruntovykh usloviyakh. Ufa, 2006, vol. 2, pp Zakharov A.V. Primenenie geotermalnoj energii grunta dlya otopleniya zdanij v klimaticheskikh i inzhenerno-geologicheskikh usloviyakh Permskogo kraya [Application of geothermal energy of the ground for heating of buildings in climatic and engineeringgeological conditions of the Perm region]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov, 2010, no. 2 (23), pp Ponomarev A.B., Zakharov A.V. Ispolzovanie geotermalnoj energii dlya otopleniya i konditsionirovaniya zdanij [Use of geothermal energy of soils for heating and airconditioning of buildings]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturnostroitelnogo universiteta. Stroitelstvo i arkhitektura, 2010, vyp. 17 (36), pp Shapoval V.G., Morkljanik B.V. Temperaturnі polya v gruntovikh osnovakh teplovikh nasosіv [The temperature field in the soil base heat pumps]. Dnіpropetrovsk: Porogi, p. 5. Brandl H. Energy piles and diaphragm walls for heat transfer form and into the ground. Proceedings of the 3h International Geotechnical Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles. Ghent. Technical University. Vienna, Austria, 1998, pp

10 Геотехника территорий 6. Brandl H., Adam D., Markiewicz R. Ground-Sourced Energy Wells for Heating and Cooling of Buildings. Acta Geotechnica Slovenica, 2006, vol. 3, 2006/1, pp Brandl H. Energy foundation and other thermo-active ground structures. Geotechnique, 2006, no. 56, pp Katzenbach R., Adam D., Waberseck T. Innovationen bei der Nutzung geothermischer Energie durch erdberührte Bauwerke, wie z.b. Pfahlgründung mittels Energiepfählen. Geothermie-Symposium Bremerhaven Erdwärme Energieträger der Zukunft. Bremerhaven, Katzenbach R., Waberseck T. Geothermics as an Element of Developed and Sustainable Energy Supply to Prevent the World Climate Change. Geotechnical Problems of the 21st Century in the Construction of Buildings and Foundations. Perm, Sanner B., Mands E., Sauer M.K. Larger geothermal heat pump plants in the central region of Germany. Geothermics, 2003, no. 32, pp Vasil'ev G.P. Teplokhladosnabzhenie zdanij i sooruzhenij s ispolzovaniem nizkopotentsialnoj teplovoj energii poverkhnostnykh sloev zemli [Heat and cold buildings with low potential thermal energy of the surface layers of the earth]. Moscow: Granitsa, p. 12. Krotov V.M. Sovershenstvovanie rascheta vertikalnykh gruntovykh teploobmennikov sistem teplosnabzheniya [Vertical ground heat exchangers of heat supply system calculation advance]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitelnogo universiteta. Stroitelstvo i arkhitektura, 2009, vyp. 15 (34), pp Ponomarev A.B., Vinnikov Ju.L. Podzemnoe stroitelstvo [Underground construction]. Perm, p. 14. Ponomarev A.B., Zakharov A.V. Ispolzovanie geotermalnoj energii dlya otopleniya i konditsionirovaniya zdanij [Use of geothermal energy of soils for heating and airconditioning of buildings]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturnostroitelnogo universiteta. Stroitelstvo i arkhitektura, 2010, vyp. 17 (36), pp Zakharov A.V., Ponomarev A.B. Analiz vzaimodejstviya energeticheskikh fundamentov v geologicheskikh i klimaticheskikh usloviyah g. Permi [The analysis of interaction of the energy foundations in geological and environmental conditions of Perm]. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo politekhnicheskogo universiteta. Urbanistika, 2011, no. 4, pp Получено

11 А. Zakharov, А. Ponomarev RESEARCH SOIL TEMPERATURE FIELDS IN PERM The paper presents results of research soil temperature fields in the geological and climatic conditions of the city of Perm. Monitoring results are presented for the two experimental areas. Area 1 is characterized by dense urban development and related to the type I soil conditions Perm (left-bank part of Perm). Area 2 is located on low-urban region of city and related to type II soil conditions Perm (right-bank part of Perm). Powered engineering and geological structure of the experimental areas. For area 1 analysis of the temperature distribution in the soil massif in the monitored period from 2008 to 2015, for area 2 period from august to october A comparative analysis of the soil mass temperatures at two areas. As a result of the conclusions that the temperature of the soil mass for areas with a depth of 7 8 m constant at 12 and 6 С for 1 and 2 areas, respectively. Temperatures of the soil mass to 2 area lower than the area 1, an average of 4 6 С. With increasing depth of the temperature difference decreases. Keywords: energy-efficient foundations, soil temperature, temperature field, temperature monitoring, low potential energy of the soil. Пономарев, Андрей Будимирович (Пермь, Россия) д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой строительного производства и геотехники, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, Захаров, Александр Викторович (Пермь, Россия) канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства и геотехники, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, Ponomarev Andrej (Perm, Russian Federation) Doctor of Technics, Professor, Head of Department of Construction Technology and Geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, Zakharov Alexander (Perm, Russian Federation) Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Construction Technology and Geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, 70

МОНИТОРИНГ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ГРУНТОВ Г. ПЕРМИ

ВЕСТНИК ПНИПУ 2015 Строительство и архитектура 4 DOI: 10.15593/2224-9826/2015.4.08 УДК 624.138.9 А.В. Захаров, А.Б. Пономарев Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь,

Результаты геотехнического моделирования влияния устройства глубокого котлована на существующую застройку Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Пономарев Андрей Будимирович, Калошина Светлана Валентиновна, Захаров Александр Викторович, Безгодов Михаил Александрович, Шенкман Роман Игоревич

Приведены результаты геотехнического моделирования устройства котлована и строительства заглубленного 3-этажного сооружения, возводимого в исторической части г. Перми в непосредственной близости к существующей застройке. Практика показывает, что возведение нового здания в непосредственной близости к существующей застройке без принятия необходимых мер безопасности на этапе производства строительно-монтажных работ может привести к возникновению дополнительных деформаций, а иногда и разрушению существующих зданий. Поэтому требуется проведение геотехнических расчетов, моделирующих различные стадии строительства, в том числе с различными граничными условиями.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Результаты геотехнического моделирования влияния устройства глубокого котлована на существующую застройку»

2014 Строительство и архитектура № 4

УДК 624.131.8; 624.137

А.Б. Пономарев, С.В. Калошина, А.В. Захаров,

М.А. Безгодов, Р.И. Шенкман, Д.Г. Золотозубов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ УСТРОЙСТВА ГЛУБОКОГО КОТЛОВАНА НА СУЩЕСТВУЮЩУЮ ЗАСТРОЙКУ

Ключевые слова: глубокий котлован, стесненные условия застройки, опасные инженерно-геологические процессы, стена в грунте, численное моделирование.

A.B. Ponomarev, S.V. Kaloshina, A.V. Zakharov, M.A. Bezgodov, R.I. Shenkman, D.G. Zolotozubov

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

RESULTS OF GEOTECHNICAL MODELLING

OF INFLUENCE OF THE DEVICE OF THE DEEP DITCH ON EXISTING BUILDING

In article results of geotechnical modelling of the device of a ditch and building a underground three-storyed construction erected in a historical part of a city of Perm in immediate proximity to existing building are resulted. Practice indicate, that erection of a new building in immediate proximity to existing building without acceptance of necessary security measures at a production phase of civil and erection works, can lead to reception of additional deformations, and sometimes and to destruction of existing buildings. Carrying out of the geotechnical calculations modelling various stages of building, including with various boundary conditions therefore is required.

Keywords: deep ditch, the constrained conditions ща building, dangerous engineering-geological processes, a wall in a ground, numerical modelling.

Возведение нового здания в непосредственной близости к существующей застройке без принятия необходимых мер безопасности на этапе производства строительно-монтажных работ может привести к возникновению дополнительных деформаций, а иногда и разрушению существующих зданий [1, 2].

Безопасные методы производства работ в условиях плотной городской застройки должны подтверждаться геотехническим обоснованием строительства, которое является обязательной частью проектной документации и проходит геотехническую экспертизу согласно п. 4.16 СП 22.133301 для следующих сооружений:

- уникальных, подземной частью глубиной заложения более 5 м;

- тех, в зоне влияния которых расположены сооружения окружающей застройки;

- размещаемых на территориях с возможным развитием опасных инженерно-геологических процессов.

Инженерно-геологические условия площадки строительства

В геологическом строении рассматриваемой площадки строительства (рис. 1), по данным бурения и статического зондирования, до глубины 50 м принимают участие пермские породы уфимского яруса (песчаники с прослоями алевролитов и аргиллитов), перекрытые четвертичными аллювиальными отложениями (гравийные грунты, супеси, суглинки, глины с примесью органических веществ). С поверхности развиты насыпные грунты мощностью 1,2-3,6 м. Кровля коренных пород вскрыта на глубине 17,0-22,0 м.

В гидрогеологическом отношении рассматриваемый участок проектируемого строительства характеризуется наличием грунтовых вод со свободной поверхностью, приуроченных к насыпным грунтам и четвертичным аллювиальным отложениям, и трещинных вод пермских отложений. Из-за отсутствия водоупора подземные воды и воды «верховодки» гидравлически взаимосвязаны и представляют собой единый водоносный горизонт.

1 СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений»

Рис. 1. Геолого-литологическое строение площадки строительства

Таким образом, глинистые грунты представляют собой единую толщу мощностью порядка 16 м слабых водонасыщенных грунтов с

модулем деформации 2-5 МПа. Характерными особенностями данных грунтов является:

- тиксотропность (способность грунта в результате динамических воздействий разжижаться, переходить в плывунное состояние и полностью терять свою прочность и затем, когда прекращено воздействие, возвращаться в свое первоначальное состояние);

- пучинистость (способность грунтов увеличиваться в объеме при промерзании);

- плывунность (способность водонасыщенных грунтов переходить в подвижное состояние при устройстве в них выемок).

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Вышеперечисленные неблагоприятные свойства грунтов учитывались на этапе разработки проектных решений, в частности в геотехническом обосновании, при выборе технологии и методов разработки и ограждения котлована под новое строительство.

Краткая характеристика существующего здания

Здания расположены в исторической части г. Перми.

На основании выполненного обследования техническое состояние части зданий окружающей застройки оценивалось как ограниченно работоспособное, одного здания - как работоспособное. Одно из зданий является памятником архитектуры.

Краткая характеристика возводимого объекта

Проектируемое сооружение заглубленное, прямоугольной формы в плане с габаритными размерами 93,90*11,15 м. Сооружение 2-3-этажное. Глубина заложения плитного фундамента составляет -10,55 м. Конструктивная схема - бескаркасная с продольными и поперечными несущими стенами.

Наружные стены - железобетонные монолитные. Внутренние стены и перегородки - монолитные железобетонные и кирпичные. Наружная отделка - облицовочный кирпич. Кровля - плоская, эксплуатируемая.

Проектируемое сооружение расположено от существующего здания на расстоянии от 31 до 34,5 м. В зону влияния нового строительства попадают также существующие дороги и коммуникации.

Численное моделирование влияние нового строительства на существующую застройку

Численное моделирование было выполнено с использованием программного комплекса PLAXIS 2D v.9.0. Расчетный комплекс PLAXIS ориентирован на решение сложных геотехнических задач, возникающих на этапах строительства, эксплуатации и реконструкции сооружения, и представляет собой пакет прикладных вычислительных программ для конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния системы «основание - фундамент - сооружение».

Расчет был выполнен в плоской постановке задачи с использованием модели упрочняющегося грунта (Hardening Soil model). Данная модель позволяет наиболее реалистично смоделировать разработку глубокого котлована в слабых водонасыщенных грунтах [3, 4]. Расчетная схема учитывает совместную работу грунтового основания, фундаментов и надземных конструкций зданий.

Модель упрочняющегося грунта - это усовершенствованная упругопластическая модель, предназначенная для моделирования поведения различных типов грунтов, как слабых, так и прочных. В отличие от стандарной упруго-идеально-пластической модели (Мора - Кулона), поверхность текучести модели упрочняющегося грунта не зафиксирована в пространстве главных напряжений и может расширяться благодаря пластическому деформированию. Данная модель учитывает два типа упрочнения: упрочнение при сдвиге, применяемое для моделирования необратимых деформаций, появившихся в результате первичного девиаторного нагружения; упрочнение при сжатии - для моделирования необратимых пластических деформаций, обусловленных первичным сжатием при одометрическом или изотропном нагружении.

В модели упрочняющегося грунта прочностные параметры задаются так же, как и в модели Мора - Кулона (угол внутреннего трения, удельное сцепление и угол дилатансии), а деформационные - более точно с использованием трех входных параметров: секущий модуль деформации при стандартном испытании грунта на трехосное сжатие при возможности дренирования (E50), касательный модуль деформации при первичном нагружении в одометре (Eoed), модуль деформации при разгрузке - повторном нагружении (Eur). По сравнению с мо-

делью Мора - Кулона, модель упрочняющегося грунта учитывает также зависимость модуля деформации от напряжений в грунтовом массиве.

В качестве ограждения котлована вновь возводимого сооружения принята монолитная «стена в грунте» толщиной 0,8 м, с одним уровнем распорок и горизонтальным диском жесткости в уровне дна котлована.

Устройство ограждения котлована запроектировано в следующей последовательности:

1. До разработки котлована с дневной поверхности выполняется закрепление грунта по технологии jet-grouting мощностью 6 м с целью создания горизонтального диска жесткости и противофильтрационной завесы дна котлована. Размеры усиленного основания в плане превышают габаритные размеры «стены в грунте» котлована, заглубленного сооружения в среднем на 2 м.

Глубина завесы принята с таким расчетом, чтобы обеспечить фильтрацию грунтовых вод. Данное решение необходимо для предотвращения поднятия грунтовых вод до ограждения котлована и понижения уровня грунтовых вод после ограждения котлована, что могло бы привести к изменению физико-механических характеристик грунтов в сторону ухудшения и образованию воронки оседания вокруг устраиваемого котлована.

2. Устраивается монолитная «стена в грунте» с заглублением в усиленное по технологии jet-grouting основание на глубину 3 м.

3. Экскавация грунта из котлована осуществляется в 2 этапа с устройством временных горизонтальных распорок в одном уровне. В качестве распорок приняты стальные трубы по ГОСТ 10704-91 0530 с толщиной стенки 9 мм.

4. Возведение строительных конструкций заглубленного сооружения.

В ходе геотехнического моделирования были созданы отдельные расчетные схемы (рис. 2-4) трех сечений котлована по осям A*1 (сечение № 1), Г* (сечение № 2), 3* (сечение № 3).

На рис. 2-4 приведены расчетные конечно-элементные модели рассматриваемого грунтового массива, подземной части заглубленного сооружения и фундаментов окружающей застройки на этапе передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения.

Рис. 2. Сечение № 1 по оси А*1. Расчетная схема влияния возведения заглубленного сооружения на существующую застройку и коммуникации. Этап передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения

Рис. 3. Сечение № 2 по оси 3*. Расчетная схема влияния возведения заглубленного сооружения на существующую застройку и коммуникации. Этап передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения

2 СП 20.13330.2011. (Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).

3 СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).

Рис. 4. Сечение № 3 по оси Г*. Расчетная схема влияния возведения заглубленного сооружения на существующую застройку и коммуникации. Этап передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты расчётов представлены на рис. 5-7 и сведены в табл. 1, 2.

Дополнительные деформации зданий существующей застройки приведены в табл. 3.

Рис. 5. Сечение № 1 по оси А*1. Изолинии вертикальных перемещений после завершения строительства и передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения

Рис. 6. Сечение № 2 по оси 3*. Изолинии вертикальных перемещений после завершения строительства и передачи полезной нагрузки на строительные конструкции

Рис. 7. Сечение № 3 по оси Г*. Изолинии вертикальных перемещений после завершения строительства и передачи полезной нагрузки на строительные конструкции заглубленного сооружения

Максимальные перемещения и деформации ограждения котлована

Расчетное сечение Расположение Этап строительства

Разработка котлована Возведение заглубленного сооружения

максимальные горизонтальные перемещения, мм -^^шах, кНм/м максимальные горизонтальные перемещения, мм -^^шах, кНм/м

1 Ось 1* 38 621 40 520

Ось 6* 10 438 14 395

3 Ось 1* 8 306 8 235

Ось 6* 6 350 9 230

2 Ось И* 1,9 222 2,1 163

Максимальные продольные усилия в распорках и перекрытиях

Расчетное сечение Распорки (этап разработки котлована) Перекрытие на абсолютной отметке -121,25 м (после возведения заглубленного сооружения)

Дополнительная осадка основания фундаментов окружающей

Здание существующей застройки Расчетное сечение Максимальная расчетная осадка основания фундаментов здания, мм Допустимая максимальная осадка основания фундаментов согласно прил. Л СП22.13330.20115, мм

после разработки котлована после возведения заглубленного сооружения

Существующее здание 1 1 3 3,5 10

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Существующее здание 2 (в осях АД/5-8) 1 6 8,8 10

Существующее здание 2 (в осях АД/15-16) 3 5 6

Существующее здание 3 2 2 3 10

Дополнительная осадка основания инженерных коммуникаций

Расчетное сечение Максимальная расчетная осадка основания * инженерных коммуникаций*, мм

после разработки котлована после возведения заглубленного сооружения

*Глубина расположения инженерных коммуникаций принята равной 2 м от уровня покрытия автомобильной дороги

5 СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).

Выводы по результатам геотехнического моделирования

Выполненные расчеты показали:

1. Предложенные проектные решения устройства ограждения котлована вновь возводимого заглубленного сооружения обеспечивают конструкционную безопасность зданий и сооружений существующей застройки.

2. Полученные в результате расчетов по геотехническому моделированию деформации фундаментов существующих зданий не превышают допустимые значения согласно приложению Л СП22.13330.20116.

3. Для обеспечения беспрепятственной фильтрации грунтовых вод предусмотрена конструкция ограждения котлована без заглубления в грунты верхнепермских отложений, что не ухудшает физико-механических свойств грунтового основания окружающего грунта и предотвращает образования воронки оседания.

4. В процессе производства работ по устройству котлована и строительства заглубленного сооружения необходимо предусмотреть осуществление геотехнического мониторинга согласно п. 12 СП22.13330.20117.

1. Калошина С.В., Пономарев А.Б. Наиболее значимые факторы строительства при возведении зданий в стесненных условиях // Изв. Орлов. гос. техн. ун-та. Сер.: Строительство и транспорт. - 2007.

2. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of club foundations constructed in dense urban settings onsettlement of existing buildings // Soil mechanics and foundation engineering. - 2013. - Vol. 50, № 5. - С. 194199.

3. Безгодов М.А., Калошина С.В. Выбор модели грунта при численном моделировании влияния разработки глубоких котлованов на существующую застройку // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика. - 2012 -№ 2 (6). - С. 17-27.

6 СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).

5. Brinkgreve R.B.J., Broere W., Waterman D. Plaxis 2D-version 9. Finite Element Code for Soil and RockAnalyses. User Manual, Rotterdam: Balkema (рус. перевод: СПб.: ООО «НИП-Информатика».)

2. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of club foundations constructed in dense urban settings onsettlement of existing buildings. Soil mechanics and foundation engineering, 2013, no. 5, pp. 194-199.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Brinkgreve R.B.J., Broere W., Waterman D. Plaxis 2D-version 9. Finite Element Code for Soil and RockAnalyses. User Manual, Rotterdam: Balkema.

About the authors

Ponomarev Andrey Budimirovich (Perm, Russian Federation) -Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Building produc-

Пономарев А.Б. и др. Основания и фундаменты

Рассмотрен ряд вопросов, связанных с выполнением курсового проекта по дисциплине «Основания и фундаменты»: теоретические основы проектирования фундаментов, порядок проектирования оснований и фундаментов на естественном основании, свайных фундаментов, оформление курсового проекта и его защита. Приведены примеры расчета, справочные и вспомогательные материалы.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Строительство», очной и заочной формы обучения

Авторы: А.Б. Пономарев, А.В. Захаров, Д.Г. Золотозубов, С.В. Калошина

Смотри также

Тетиор А.Н. Фундаменты

Раздел: Промышленное и гражданское строительство → Основания и фундаменты

Учебное пособие. — М.: Академия, 2010. — 400 с. Приведены методы расчета и проектирования всех основных типов фундаментов с учетом результатов современных экспериментальных исследований. Описана краткая история фундаментостроения, назначения и типы фундаментов, особенности НДС толстых фундаментных плит, расчет оснований. Даны методы расчета и конструирования ленточных.

Захаров А.В., Пономарев А.Б., Мащенко А.В. Энергоэффективные конструкции в подземном строительстве

Изложены общие сведения о методах использования тепловой энергии грунта и о энергоэффективных конструкциях зданий и сооружений. Рассмотрены принципы работы энергоэффективных конструкций и технология их устройства, описаны методы расчета и проектирования. Приведен пример исследований взаимодействия энергоэффективных конструкций фундаментов с грунтовым массивом в региональных условиях г. Перми.
Предназначено для обучающихся по направлению подготовки 270800.68 «Строительство», магистерской программе «Подземное и городское строительство». Соответствует содержанию дисциплины «Энергоэффективные конструкции в подземном строительстве».

Содержание
Общие данные об энергоэффективных конструкциях зданий и сооружений
Перспектива использования различных возобновленных источников тепловой энергии
Принципы функционирования теплового насоса
Общие принципы использования тепловой энергии грунта
Существующие технологии отбора низкопотенциальной энергии грунта
Энергоэффективные конструкции зданий и сооружений
Примеры энергоэффективных конструкций зданий и сооружений
Методы расчета и проектирования энергоэффективных конструкций зданий и сооружений
Основные положения теплопереноса в грунтах
Аналитические и численные расчеты
Теплофизические характеристики грунтов
Исследование работы энергоэффективных фундаментов в региональных условиях г. Перми
Полевые экспериментальные исследования грунтового массива
Численное моделирование взаимодействия энергоэффективных фундаментов с окружающим грунтом
Методика проектирования энергоэффективных фундаментов
Выводы по результатам исследования

Проектирование установки монтажных кранов на строительной площадке

Для получения доступа нажмите кнопку «Читать (ЕСИА)».

Если вы являетесь правообладателем этого документа, сообщите нам об этом. Заполните форму.

А б пономарев а в захаров д г золотозубов с в калошина основания и фундаменты

ТИУ ПГС | Учебный портал | Курсы AutoCAD, Revit

вернуться к странице

ТИУ ПГС | Учебный портал | Курсы AutoCAD, Revit запись закреплена

Читайте также: