Раздел 2
метод и методики ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Метод определения обобщенных критериев применения защитных мероприятий для
разных типов сложных грунтовых условий
При многообразии строения и свойств грунтовых массивов в сложных грунтовых
условиях и достаточно большого количества протекающих в них деформационных и
динамических процессов, изменение состояний зданий, их повреждения и
разрушения, обусловленные геотехническими причинами, принципиально возможно
только от одного вида воздействий на них оснований и нагрузок от движения
грунтов оснований двух видов.
Рассмотрим, почему возможен лишь один вид воздействий оснований на здания. По
геотехническим причинам происходит либо изменение формы (искривление)
поверхности контакта основания под существующим фундаментом, либо отдельные
участки основания оказывают разное сопротивления нагрузке от веса здания, и
такое искривление происходит при его возведении. Таким образом, в одних
грунтовых условиях разное сопротивление участков основания нагрузке существует
изначально до начала строительства, в других условиях это сопротивление или
искривление поверхности контакта (оседание или поднятие отдельных участков)
возникает в период эксплуатации здания, от протекания какого-либо
деформационного грунтового процесса.
Здание в обоих случаях неравномерно оседает под действием собственного веса, в
результате этого получает повреждения. Таким образом, схема воздействия
основания на здание, во всех случаях одна – здание оседает неравномерно, отчего
получает повреждения. Соответственно возможно применение единого обобщенного
количественного критерия воздействия. Но в разных грунтовых условиях этот
процесс притекает с некоторыми отличиями. Это требует для каждого вида своего
метода определения этого критерия. На рис 2.1 приведены принципиальные схемы
различных неравномерных оседаний зданий
R
R А Б В
Рис 2.1 Принципиальные схемы неравномерных оседаний зданий А - от деформации
кривизны (искривления поверхности вверх и вниз) основания радиусом R
независимой от нагрузки весом здания, Б - от образования локального провала под
срединой или торцом здания; В - от неравномерного сопротивления нагрузке от
веса здания по его длине или ширине.
При протекании иных процессов происходит нагрузка на фундамент со стороны
основания. Ее создает неравномерное движение отдельных участков грунтового
массива при протекании деформационного или динамического процесса. Нагрузка
передается на несущие конструкции и приводит к повреждению или разрушению
здания в период его эксплуатации. Такая нагрузка на фундамент или его отдельные
участки может быть длительной медленно протекающей (квазистатической) при
горизонтальных деформациях растяжений-сжатий грунтового массива, и быстрой
кратковременно действующей (динамической) при прохождении через массив
основания сейсмических или вибрационных волн напряжений. Поэтому можно говорить
о двух видах нагрузок: деформационной (геотехнической) и динамической
(сейсмической или вибрационной). На рис.2.2 приведены схемы нагрузок на
фундаменты зданий движущимся грунтом основания, две первого вида и две -
второго.
А Б В Г
sг sг e sг sг e
e e
Рис.2.2 Схемы нагрузок на фундаменты зданий движущимся грунтом основания
квазистатические нагрузки А - при растяжении, Б - при сжатии основания, В -
динамическая нагрузка сейсмической волной большой длины, Г – такая же нагрузка
короткими вибрационными волнами
То, что в сложных грунтовых условиях при действии различных геотехнических
факторов, в принципе, происходит лишь один вид воздействий и два вида нагрузок
на здание облегчает определение общих для всех типов этих условий двух-трех
критериев геотехнического влияния на состояние зданий. Как было указано, при
определении этих критериев не имеет значения то, что в одних грунтовых условий
влияют на состояние здания особые свойства грунтов, действующие при его
возведения, а в других – деформационные или динамические процессы, которые
могут возникнуть в течение всего срока его эксплуатации. Не существенно и то,
что время протекания деформационных и динамических процессов, их интенсивность
и даже возможность возникновения за срок службы здания неопределенны. Эти
неопределенности учитывают не на этапе определения критериев воздействия, а при
расчетах по ним защитных мероприятий.
С учетом этого определение обобщенных критериев для описанных нагрузок и
воздействий может быть осуществлено простым в исполнении и надежным
теоретическим методом, с применением детерминированных уравнений механики
грунтов и строительной механики.
2.2. Выбор методик оценки вероятных уровней повреждений зданий в сложных
грунтовых условиях
Во вторую задача диссертации - определение вероятных уровней повреждений,
следует разделить на две самостоятельные задачи, решение каждой из которых
возможно по своей методике.
Вначале, до определения вероятности достижения того или иного уровня
повреждений зданий, должны быть установлены представительные уровни таких
повреждений. Критерием для их определения является то, что каждый из них должен
отличаться от других уровней существенно иной величиной экономического ущерба
от таких повреждений, а некоторые - и степенью опасности этих повреждений для
нахождения в здании людей.
Но определить насколько существенно различия между разными уровнями
повреждений, по величине ущерба и степени опасности для людей можно только имея
зависимости изменений этих по