РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ
ОСОБЕННОСТЕЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ
ФУНДАМЕНТНО-ПОДВАЛЬНОЙ ЧАСТИ
2.1. Разработка схемы аппроксимации конструкций монолитных бескаркасных зданий для их расчета на деформируемом основании. Расчетные схемы деформирования основания
Главной особенностью монолитных зданий, строящихся на неравномерно оседающих основаниях, является их высокая изгибная жесткость, определяющаяся совместной работой их ФПЧ и наземного строения, включающего работу междуэтажных и чердачного перекрытий.
При выборе рациональных вариантов ФПЧ для конструктивной системы наземного строения монолитного здания на стадии эскизного проектирования и в расчетах комплекса зданий целесообразно использовать рамную расчетную схему, применяемую ранее при расчете бескаркасных зданий [98].
Расчеты зданий включают оценку деформированного основания; анализ их конструктивных систем и схем передачи нагрузок, характер и величины воздействий от деформаций основания. Каждая стена оценивается с точки зрения наличия в них ослабленных проемами участков ее конструкций. В предлагаемой схеме аппроксимации конструкций монолитного бескаркасного здания выполнены на основе рамной аналогии, при этом все плоские элементы здания моделируем стержнями. На рис. 2.1 и 2.2 представлен вариант отображения стены здания стержневыми конечными элементами. Сплошные участки горизонтального сечения стен заменяем вертикальными стержнями. Вертикальные стержни рамы располагаем вдоль стены в местах примыкания перпендикулярных стен. При наличии дверных проемов в стенах между примыкающими перпендикулярными стенами располагаем дополнительные вертикальные стержни. Сплошные участки вертикального сечения стен и перекрытий заменяем горизонтальными стержнями. Для удобства оценки результатов расчета надпроемные (подпроемные) участки, расположенные на каждой стене, целесообразно моделировать отдельным горизонтальным стержнем. Горизонтальные стержни рамы располагаем по осям дисков перекрытий (и покрытия). От вертикального стержня до проема в наружной стене устанавливаем жесткие вставки, а во внутренней стене - стержень ступенчато переменной жесткости. В рамной расчетной схеме задаем изгибную и осевую жесткости. Фундамент моделируем в виде нижнего горизонтального стержня.
Рис. 2.1. Общий вид Рис. 2.2. Общий вид разбивки наружной
наружной стены стены на стержневые
монолитного здания конечные элементы
Вертикальные нагрузки на каждом этаже здания приводим к сосредоточенным силам и прикладываем в узлах пересечения вертикальных и горизонтальных стержней. Нагрузку от фундамента здания приводим также к сосредоточенным силам и прикладываем в нижних узлах рамной расчетной схемы.
Грунтовое основание моделируем стержнями, отображающими жесткость основания, которые принимаем равными произведению коэффициента жесткости основания К, т/м3 [22, 23]; расстояния между стержнями , м (рис. 2.3); ширины подошвы фундамента , м на высоту стержня , м.
При определении усилий и деформаций в конструкциях зданий на деформируемом основании следует принимать расчетные схемы деформирования основания согласно [22, 23].
Рис. 2.3. Фрагмент расчетной схемы основания на примере плоской системы:
1 - рамная расчетная схема; 2 - стержни конечной жесткости, моделирующие грунтовое основание; 3 - стержни большой жесткости, имитирующие
перемещения при помощи узлов.
На подрабатываемых территориях при пологом падении разрабатываемых пластов схема вертикальной составляющей воздействий от неравномерных деформаций основания представляется в виде вертикальных перемещений земной поверхности, которая описывается цилиндрической поверхностью радиусом R со смещением основания от начальной горизонтальной поверхности. При крутом падении пластов - с образованием вертикального уступа высотой h на расстоянии ly от торца здания [22]. На рис. 2.4 представлены схемы перемещений земной поверхности при подработке, вызванных кривизной в виде выпуклости (а) и вогнутости (б), или образованием уступа (в), горизонтальные перемещения (г).
Вертикальные перемещения точек основания y относительно оси здания определяются по формуле (1) [22].
где х - расстояние от рассматриваемой точки до центральной оси здания (рис. 2.4).
вертикальные перемещения
а - выпуклость; б - вогнутость; в - образование уступа;
г - горизонтальные перемещения
Рис. 2.4. Схема перемещений земной поверхности при подработке
Горизонтальные перемещения грунтовой среды на подрабатываемых территориях определяются по упрощенной зависимости согласно ДБН [22] (см. рис. 2.4, г).
Для просадочных грунтов вертикальные составляющие воздействий от неравномерных деформаций основания при просадке от собственного веса грунта показаны на рис. 2.5. Если источник замачивания расположен посредине здания, то соответственно просадочная воронка расположена под зданием симметрично его середине (а, б); при замачивании у торца здания просадочная воронка образуется под торцом здания (в). Вертикальные перемещения земной поверхности определяем в зависимости от групп сложности условий строительства [23].
а, б - просадочная воронка расположена под зданием симметрично его
середине; в - просадочная воронка расположена под торцом здания
Рис. 2.5. Схемы вертикальных перемещений (оседаний)
поверхности основания при просадке от собственного веса грунта
Деформируемость грунтов основания от внешней нагрузки (осадка и просадка грунтов при замачивании) определяем жесткость основания К и учитываем назначением осевой жесткости соответствующих стержней верхнего ряда (рис. 2.3).
Воздействия