УДК 624.131.37

Калиев М.М., старший преподаватель, Казахский Национальный Аграрный Университет, Алматы, Казахстан

 

Разработка численной модели ПОВЕДЕНИЯ основания здания при строительстве близкорасположенного нового здания

 

         Осы мақалада жаңадан салынатын ғимараттың қасындағы бұрыннан тұрғызылған ғимарат негізінің өзгеру процесі қарастырлған және оны талдау нәтижесінде есептік сұлба жасалынған.

Түйінді сөздер: кернеу, топырақ, іргетас, ғимарат, деформация, шөгу.

 

В статье рассматривается процесс поведения основания здания при строительстве близкорасположенного нового здания, на основании анализа которого разработана численная модель.

Ключевые слова: напряжение, грунт, фундамент, здание, деформация, осадка.

 

The article deals with the process of behavior base of the building during the construction of a nearby new building, based on an analysis of which developed a numerical model.

Keywords:  stress, soil, foundation, building, deformation, sediment.

 

Большинство построенных зданий, рядом с которыми ведется строительство, имеют фундаменты неглубокого заложения. Устройство новых фундаментов, котлованов, использование подземного пространства под паркинги и другие объекты нарушают равновесное напряженно-деформированное состояние грунтового основания и, в большинстве случаев, негативно влияют на существующие конструкции зданий [1].

Строительство нового здания рядом с существующим, ведет к перераспределению напряжений в основании. Для определения зависимости осадки здания от нагрузки на фундамент пристраиваемого с использованием разделительной стены, построена расчетная схема, представленная на рис. 1.

Рассматриваемый аналитический метод расчета имеет ряд существенных недостатков [2] :

- при оценке несущей способности стены на вертикальное нагружение не полностью учитывается ее работа в зоне h1;

- не учитывается вертикальное сопротивление за подошвой стенки;

- вертикальное давление, которое передается на стенку от новостроящегося здания, принимается как расчетное для каждого грунтового слоя без учёта его затухания с глубиной сжимаемой толщи;

- методом непосредственно не определяется осадка основы существующих сооружений от воздействия новостроящегося здания, т.е. не достигается главная цель проектирования стенки по деформациям – сравнение расчетных и граничных осадок;

- метод не позволяет учитывать техническое состояние существующего здания при проектировании разделительной стены.

Рисунок 1 – Разделительная стена: 1-фундамент существующего здания;

2-разделительноя стена; 3- фундамент нового здания

 

Указанные выше недостатки существующего способа проектирования разделительной стенки можно преодолеть, если воспользоваться методикой математического моделирования напряженно-деформированного состояния новостроящегося и рядом расположенного здания.

Математическая сторона моделирования реализуется путем решения упругопластической задачи нелинейной механики грунтов. Это не только позволяет оценить напряженно-деформированное состояние основания под конкретным сооружением, но и влияние разных факторов, в том числе этапов строительства и последующей эксплуатации нового здания [3]. Процесс анализируется поэтапно от начала строительства и до определенного этапа эксплуатации новостроящегося здания.

Для получения величины дополнительной осадки на каждом этапе определялось перемещение в узлах подошвы ленточного фундамента (рис.2).

Рисунок 2 – Перемещение в узлах подошвы ленточного фундамента при строительстве здания в 12 этажей с применением разделительной стены глубиной 15 м и на расстоянии 1 м от фундамента старого здания

 

Для расчетов использовалась программа Phase по принципу jet-grouting. На основании результатов пошагового моделирования были получены данные, позволяющие определить зависимость величины дополнительных осадок ленточного фундамента от нагрузки на плитный при использовании разделительной стены [4]. Графическое представление результатов приведено ниже на рис. 3.

Рисунок 3 – Зависимость величины дополнительных осадок ленточного фундамента от нагрузки на ленточный фундамент с применением разделительной стены глубиной 15 м и на расстоянии 1 м от фундамента старого здания

 

Выполненные исследования позволили установить максимальную этажность нового здания при допустимых деформациях существующего для различных параметров разъединительной стены, значения которых приведены в таблице 1.

 

Выводы:

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

1. Деформации фундамента существующего здания снижаются при уменьшении расстояния разделительной стены от здания по линейной зависимости, которая описывается уравнением:

Sдоп = 0,2l + 1,6                                                 (1)

2. Деформации фундамента существующего здания снижаются при увеличении глубины разделительной стены по линейной зависимости, которая описывается уравнением:

Sдоп = - 0,2H + 2,3                                               (2)

Таблица 1 – Максимальная этажность нового здания при допустимых деформациях

Глубина

стены, м

Расстояние до фундамента старого

здания, м

Максимальная этажность

всего

наземной части

15

1

19

16

1,5

18

15

3

17

14

17,5

 

1

20

17

1,5

19

16

3

18

15

20

1

21

18

1,5

20

17

3

19

16

 

 

Рис. 4. График зависимости осадки фундамента от расстояния разделительной стенки от существующего здания (а); график зависимости осадки от глубины разделительной стенки (б)

Литература

 

         1. Краев Ю.К., Поленов Ю.А. Освоение подземного пространства – перспективы развития // Известия вузов. – № 9-10. – 2004. – С. 89-119.

2. Зоценко М.Л. Эффективность разъединительных стенок в грунте при защите существующих сооружений от влияния новостроев / М.Л. Зоценко, О.В. Борт // Бетон и железобетон в Украине. – 2007. – №6. – С.10-14.

3. Горбунов-Посадов М.И. Современное состояние научных основ фундаментостроения. М.: Наука, 2009. – 36 с.

4. Климович К. Технология "jet-grouting": основные принципы и возможности / К. Климович // World Underground Spase.-1997.-№6. – С. 20-24.