Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния вопроса по теме диссертации 9
1.1. Результаты лотковых испытаний грунтов 9
1.2. Результаты полевых штамповых испытаний грунтов 15
1.3. Исследования деформаций грунтов на натурных объектах 20
1.4. Методы расчета определения осадок грунта за пределами загруженной площади 25
Выводы по главе 1 34
Глава 2. Моделирование в штамповых опытах в лотке работы основания штампа конечной жесткости при загружении соседней площади жестким штампом 36
2.1. Обоснование программы модельных испытаний 36
2.2. Конструкция лотка, штампов жесткого и конечной жесткости, нагружающих и измерительных устройств 38
2.3. Методика уплотнения песка в лотке и контроль плотности его укладки 42
2.4. Исследование влияния нагрузки на штампы и расстояния между ними
на деформации основания штампа конечной жесткости 46
Выводы по главе 2 52
Глава 3. Обработка результатов модельного эксперимента .54
3.1. Определение дополнительных осадок основания штампа конечной жесткости от нагружения основания жестким штампом методом послойного суммирования (по СНиП) и с учетом горизонтальных нормальных напряжений 54
3.2. Прогноз по программному комплексу «Plaxis» дополнительных осадок основания штампа конечной жесткости от нагружения основания жестким штампом 62
3.3. Подбор корреляционных зависимостей дополнительной осадки основания штампа конечной жесткости от нагружения основанияжестким штампом з
Выводы по главе З 84
Глава 4. Натурные наблюдения за осадками существующих домов при возведении вблизи новых зданий 86
4.1. Деформации окружающих домов при строительстве на плитном фундаменте жилого дома № 47 по Гражданскому пр. г. Санкт-Петербурга 86
4.2. Деформации окружающих домов при строительстве на плитном фундаменте 3-х секционного корпуса (6... 16 эт.) по ул. Гаврская, д. 15, г. Санкт-Петербурга 93
4.3. Деформации основания окружающих домов при строительстве на плитном фундаменте 12-ти этажного жилого дома № 66 по Ярославскому пр., г. Санкт-Петербурга 99
Выводы по главе 4 104
ГЛАВА 5. Сопоставление результатов расчетов, модельного и натурного экспериментов по оценке влияния на деформации существующих зданий от нагрузки вблизи возводимых домов 108
5.1. Определение по рекомендациям СНиП деформаций существующих зданий от загружения соседних площадей новыми зданиями 108
5.2. Прогноз по программному комплексу «Plaxis» дополнительных осадок основания существующих зданий от загружения соседнихучастков новыми зданиями 111
5.3. Определение по корреляционным зависимостям модельного
эксперимента деформаций основания существующих зданий от
загружения новым зданием 114
Выводы по главе 5 122
Основные выводы по диссертации 124
Литература
- Исследования деформаций грунтов на натурных объектах
- Конструкция лотка, штампов жесткого и конечной жесткости, нагружающих и измерительных устройств
- Прогноз по программному комплексу «Plaxis» дополнительных осадок основания штампа конечной жесткости от нагружения основания жестким штампом
- Деформации окружающих домов при строительстве на плитном фундаменте 3-х секционного корпуса (6... 16 эт.) по ул. Гаврская, д. 15, г. Санкт-Петербурга
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время актуальной задачей в области фун-даментостроения является обеспечение надежности существующих зданий и сооружений различного назначения и вновь возводимых в условиях плотной городской застройки Возведение новых зданий вблизи существующих приводит, как правило, к дополнительным неравномерным осадкам последних, что в свою очередь вызывает повреждение их несущих и ограждающих конструкции, коммуникаций и другим неблагоприятным последствиям Важной задачей является на стадии проектирования получение достоверной информации о прогнозируемых величинах осадок не только возводимого здания, но и дополнительных осадок существующих зданий, границы зоны влияния нового строительства на окружающую застройку Решение этой задачи позволяет своевременно предусмотреть технические мероприятия по предупреждению недопустимых повреждений существующих зданий и сооружений
Как показывает практика строительства в условиях плотной городской застройки, сложной задачей является расчет дополнительной осадки существующего здания, обусловленной статическим нагружением основания новым зданием
Петербургские строительные нормы по устройству фундаментов зданий (ТСН 50-302-2004) предписывают ограничивать дополнительную осадку существующих зданий, которая может быть обусловлена различными техногенными факторами, в том числе, связанными со статическим нагружением (разгрузкой), либо с технологией производства работ При этом размер зоны влияния (риска) возводимого здания на окружающую застройку рекомендуется принимать ориентировочно равным 30 м и в пределах этой зоны выполнять обследование технического состояния существующих зданий, что не всегда является оправданным и ведет к непроизводительным затратам. В указанном ТСН излагаются требования к определению зоны риска, но отсутствуют конкретные рекомендации по методике ее расчета
СНиП 2 02 01-83 и СП 50-101-2004 рекомендуют определять дополнительные осадки существующих зданий от загружения соседних площадей методом послойного суммирования с определением вертикальных дополнительных напряжений методом угловых точек и ограничением мощности сжимаемого слоя Строительная практика свидетельствует, что рассчитанные таким методом дополнительные осадки существующих домов оказываются значительно меньше, чем наблюдаемые в натуре Особенно указанное расхождение проявляется при определении мощности сжимаемого слоя по СП 50-101-2004
Поэтому дальнейшее исследование влияния загружения соседних площадей на дополнительные осадки существующих зданий в условиях плотной городской застройки является актуальным
Настоящая работа посвящена исследованию дополнительных осадок существующих зданий, устроенных на фундаментах мелкого заложения, основанием которых служат пески плотные и средней плотности
Цель и задачи исследований заключались в определении в модельном эксперименте и в натурных условиях дополнительных осадок песчаных оснований, нагруженных штампами, реальными сооружениями при загружении соседних площадей другими штампами, строящимися зданиями В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи
анализ существующих методик и результатов лотковых модельных экспериментов, данных натурных наблюдений за деформациями существующих зданий в рассматриваемых условиях, а также методов расчета дополнительных осадок,
разработка конструкции стенда и методики лотковых испытаний, позволяющих моделировать дополнительные осадки оснований существующих сооружений при нагружении соседних площадей строящимися зданиями на плитном фундаменте;
выявление в модельном эксперименте закономерностей дополнительных деформаций нагруженных оснований при загружении соседних площадей и их математическое описание,
анализ геодезических наблюдений за осадками существующих зданий при строительстве вблизи новых,
сопоставление результатов модельных экспериментов, натурных наблюдений за осадками сооружений с результатами расчетов дополнительных осадок оснований загруженных площадей в рассматриваемых условиях по методике СНиП, по программному комплексу «Plaxis» и по предложенным корреляционным зависимостям
Методы исследования. Для решения поставленных задач выполня-лись
модельные эксперименты в лотке,
корреляционный анализ модельных экспериментов,
анализ натурных наблюдений за осадками существующих и возводимых зданий,
расчеты по различным методикам дополнительных осадок основания штампов и существующих зданий при нагружении соседних площадей,
сопоставление результатов модельных и натурных экспериментов с результатами расчетов
Научная новизна работы состоит:
В конструктивном решении разработанного стенда (СМРО-2), на отличительные признаки которого получено положительное решение Роспатента на выдачу патента.
В предложенной методике лотковых модельных испытаний на стенде СМРО-2 при загружении основания штампами жестким и конечной жесткости
В полученных в модельном эксперименте закономерностях дополнительных осадок основания штампа конечной жесткости при загружении жесткого штампа и подобранных для их описания корреляционных зависимостях
В предложенной методике определения дополнительных осадок основания существующих зданий при загружении соседних площадей
Достоверность теоретических решений и методов расчета определяется, корректной постановкой задач исследований, исходными предпосылками и расчет-
ными схемами, адекватно отражающими механизм взаимодействия фундамента здания с грунтовыми основанием, достаточным объемом комплексных экспериментальных исследований; применением методов математической статистики, аппарата регрессионно-корреляционного анализа, моделированием совместной работы фундамента с основанием на основе численных методов, реализованных на ЭВМ, теоретическими разработками, базирующимися на основных положениях теории линейно-деформируемых тел и законах механики грунтов, применением в опытах средств измерений в соответствии с государственными стандартами, сравнением полученных данных с известными существующими решениями, достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований Практическое значение работы
Разработанные стенд СМРО-2 и методика проведения экспериментов позволяют моделировать геотехническую ситуацию при строительстве нового здания в условиях плотной городской застройки в лабораторных условиях
Предложенная методика расчета позволяет определять дополнительные осадки существующих зданий при строительстве на соседних площадках зданий с плитными фундаментами.
Положения, выносимые на защиту
Конструкция стенда СМРО-2 для моделирования геотехнической ситуации, при которой существующее здание получает дополнительную осадку при строительстве на соседней площадке здания на плитном фундаменте
Разработанная методика лотковых модельных испытаний на стенде СМРО-2
Результаты выполненных лотковых испытаний, основанных на использовании стенда СМРО-2 и методики модельного эксперимента
Корреляционные зависимости дополнительной осадки штампа конечной жесткости от исследуемых факторов, полученные на основании математической обработки результатов модельного эксперимента
Результаты расчетов по предлагаемой методике дополнительных осадок песчаных оснований существующих зданий при строительстве на соседней площадке здания на плитном фундаменте
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждались на 7-й конференциях, в том числе 4-х международных По теме диссертации опубликовано 8 статей, в том числе в трудах 5-й международных конференций и в бюллетене изобретений опубликован Патент на стенд СМРО-2, разработанный с участием соискателя и использованный в диссертации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы Список работ включает 127 наименований, 8 таблиц и 43 рисунка Общий объем диссертации -139 страниц. Работа выполнена на кафедре <(Геотехники» СПбГАСУ
Исследования деформаций грунтов на натурных объектах
Исследовались основания однослойные из мелкого водонасыщенного песка, суглинков твердой, полутвердой и мягкопластичной консистенции, а также двух и трехслойные. Толщина однослойного песчаного основания составляла 500...600 мм. Мелкий песок укладывали в лоток послойно с трамбованием, а затем после достижения заданной высоты замачивали до водонасыщенного состояния.
Величина модуля деформации мелкого песка определялась двумя способами: по данным компрессионных испытаний (Е = 10... 10,7 МПа) и по формуле Шлейхера согласно данным штамповых испытаний в лотке (Е = 12...12,8 МПа). Осадка штампов на песчаном основании составила 2,5...3,2 мм при давлении 175 кПа.
На основании результатов указанных исследований авторами сделаны следующие выводы: 1) при меньших осадках штампов зона распространения воронки оседания в малосжимаемых грунтах больше, чем в сильносжимаемых; 2) зона развития осадочной воронки в зависимости от вида грунта может достигать 1,5 b и порядка 2 Ъ - для малосжимаемого основания (Ь - поперечный размер или диаметр для круглого жесткого штампа); 3) на расстоянии, равном полуширине штампа от его края, осадка ненагруженнои поверхности достигала порядка (15...20)% осадки штампов для сильносжимаемого и до 30% - мало-сжимаемого. На расстоянии (0,25...0,30) Ъ глубина воронки оседания может достигать до 50% осадки штампа.
Обзор доступных публикаций позволяет сделать вывод о том, что многочисленные экспериментальные исследования деформаций грунтов в лотках в основном направлены на изучение образования воронки оседания свободной ненагруженной поверхности вокруг жесткого штампа. Отдельные работы посвящены лотковым испытаниям с использованием двух жестких штампов с целью определения их взаимного влияния. Однако данный подход некорректно моделирует работу грунтового основания под существующим зданием при за-гружении соседней площадки, поскольку не учитывается его конечная жесткость.
Многочисленные полевые штамповые испытания грунтов с исследованием воронки оседания поверхности выполнены И.И.Черкасовым с соавторами.
В работе [97] приведены данные двух серий опытов с круглыми штампами, которые для исключения влияния неровностей поверхности грунта бетонировались непосредственно на слое супеси, подстилаемой песками (рис. 1.3). Перемещения поверхности зафиксированы на расстояние около 0,8 диаметра штампа от его центра. Вертикальный разрыв поверхности основания по краю штампа составлял почти половину от его осадки. При разгрузке осадка окружающей поверхности почти полностью восстанавливалась, лишь вблизи штампа очень слабо проявлялась остаточная деформация. Связь восстанавливающихся деформаций поверхности с нагрузкой на штамп была близка к линейной.
Сопоставим восстанавливающиеся осадки поверхности грунта (кривая 3 на рисунке 1.3) с рассчитанными по Буссинеску. В расчете, выполненном дважды, в одном случае было принято условие равенства опытных и расчетных восстанавливающихся осадок грунта под штампом (кривая 4), в другом - в ближайшей к штампу точке измерения осадок поверхности (кривая 5). Расхождение кривых 3 и 4 значительно больше, чем кривых 3 и 5.
Основной причиной этого различия является, по-видимому, нарушение сплошности оснований под краями штампа вследствие выпоров грунта.
Таким образом, для моделирования осадок грунта нужно применять давления, при которых исключалось бы врезание штампа в грунт, но так как жесткость штампа много больше, чем у грунта, такое врезание, вероятно, будет на 16 блюдаться всегда. Это означает, что решение теории упругости не соответствует условиям испытаний грунтов жесткими штампами. В работах [40, 41, 49] широко представлены эксперименты, которые проводились с круглыми жесткими штампами диаметром до 200 см на различных Расстояние от оси штампа, см грунтах при разной их влажности и глубине оттаивания. Глубина установки штампов принималась от 0 до 150 см. Среднее давление по подошве штампов доводилось до 0,5-0,8 кг/см .
Установлено, что перемещения поверхности грунта за кромкой штампа очень быстро убывают, а модель упругого полупространства приводит к завышению этих перемещений. Лучшую сходимость, как считают Л.И. Манвелов и Э.С. Бартошевич, дает модель с двумя коэффициентами постели, если правильно определена обобщенная упругая характеристика грунта а.
Модель с двумя коэффициентами постели приводят при песках к большему расхождению с результатами экспериментов. Это же отмечает Г.И. Швецов [101]. Различие в очертаниях поверхности глинистых и песчаных грунтов связано, по всей видимости, с разницей в природе прочности этих грунтов.
В целом следует отметить сравнительно слабое соответствие опытных кривых осадки поверхности с рассчитанными по модели с двумя коэффициентами постели.
Е. Schultze и Н. Muhs [127] проведены испытания песчаных фунтов в полевых условиях штампами 1,0x1,0 м и 2,0x0,5 м на глубинах от 0 до 4,2 м.
Измерения перемещений поверхности выполнялись по маркам, удаленным от края штампа до 3,25 м. Эксперименты подтвердили, что затухание деформаций поверхности основания в песке происходят на более близком расстоянии от штампа, чем по теории упругого полупространства [96].
Результаты опытов, проведенных в шурфах с круглыми жесткими штампами площадью 5000 и 10000 см2 на пылеватых песках средней плотности и лёссовидных суглинках с коэффициентом пористости 0,77-0,87, приведены в работе [101]. На опытных площадках установлено незначительное линейное возрастание с глубиной модуля деформации. Среднее давление по подошве штампов не превышало условного предела пропорциональности.
Остаточные деформации наблюдались лишь под штампом, осадки окружающей поверхности, как правило, восстанавливались. Осадка прилегающей к штампу поверхности меньше осадки штампа. В песках деформация поверхности грунта наблюдалась на расстоянии до (0,5-Ю,2)Й? (d - диаметра штампа), а в лессовидных суглинках до (0,5-Ю,7)а? от края штампа.
Конструкция лотка, штампов жесткого и конечной жесткости, нагружающих и измерительных устройств
Определение показателя динамического зондирования производилось по формуле: п рд=А-к-ф--, п (2.2) где А = Р Н = 2,5 Ю-5 0,3 = 0,75 10"5Мн = 7,5 10 6Мн м - энергия удара молота; Р = 2,5 кг = 25 Н = 2,5-10"5 Мн - вес молота; Н = 0,3 м - высота падения молота; п - число ударов молота; /г == 0,1 м - глубина погружения конуса в грунт, при которой подсчитывается число ударов молота; ф = 1 — (пренебрегаем трением грунта о штангу); к = 0,4 - коэффициент, учитывающий потерю энергии удара молота о наковальню.
Значения показателя зондирования по глубине лотка при уплотнении ручной трамбовкой в точках 1-6 показаны на рис. 6... 11 приложения 2.
Согласно табл. 6 приложения И СП 11-105-97 песок средней крупности находится в состоянии средней плотности при показателе зондирования 2,7 рд 9,8. Как следует из рис. 6... 11 приложения 2 по большинству точек по глубине лотка показатель динамического зондирования меньше значения 2,7, что свидетельствует о недостаточной уплотненности песка. Поэтому было принято решение производить уплотнение песка с помощью вибрирования.
Для уплотнения песка до состояния средней плотности был использован вибратор ИВ-99Б-2, произведенным ОАО Ярославский завод «Красный маяк». Количество оборотов эксцентрика 2775 мин"1. Вибратор крепился в различных местах на рамах лотка, и при этом определялась с помощью динамического зондирования равномерность уплотнения песка по площади и глубине лотка.
После серии методических опытов был найден оптимальный режим уплотнения песка в лотке. Было выбрано 2 места установки вибратора на лотке (рис. 2.7). Первое место установки вибратора в центре рамы жесткого штампа, второе - в центре крайней поперечной рамы штампа конечной жесткости.
Вначале производилось вибрирование на первой позиции 5 мин для снятия напряжений в песке лотка после предыдущего опыта. Далее не меняя положения вибратора и, оставляя то же время вибрирования, на песок укладывался деревянный щит, с пригрузкой, равномерно распределенной по щиту, в виде железных тарированных грузов по 20 Н каждый. Общая нагрузка на щит составляла 9120 кН, создавая на поверхности песчаного основания лотка давление 8444 кПа. Деревянный щит с пригрузкой необходим для уплотнения поверхностного слоя песка и создания его ровной поверхности. Затем переходили на вторую позицию и, не убирая щит, проводили вибрирование песка в течение 3 мин.
После вибрирования производилось динамическое зондирование в 6-й точках. Один из характерных результатов зондирования показан на рис. 12... 17.
Как видно из гистограмм зондирования, кроме верхнего слоя, с глубины 0,2 м по всем точкам зондирования показатель динамического зондирования находится в пределах 2,7 р 7,65, что соответствует состоянию песка средней плотности для песка средней крупности. Низкие значения показателя зондирования в верхнем слое грунтового основания характерны для динамического зондирования.
Первоначально исследовалось влияние времени выдержки нагрузки на деформации основания жесткого штампа. На рис. 2.8 показаны характерные графики развития во времени t осадок жесткого штампа при последовательном на 47 гружений его 12-ю постоянными ступенями давления, равными /±рс = 25 кПа. Каждая ступень нагрузки выдерживалась 30 мин. Из рис. 2.8 видно, что осадки песчаного основания жесткого штампа быстро затухают во времени.
В табл. 2.2 представлено процентное соотношение осадок жесткого штампа scti и sct2, зафиксированных соответственно в моменты времени 15 мин и 30 мин для каждой ступени нагрузки. Как следует из табл. 2.2, нарастание осадки штампа после выдержки ступени нагрузки 15 мин не превышает одного процента. Поэтому в дальнейших экспериментах время выдержки ступеней нагрузки, как для жесткого штампа, так и для штампа конечной жесткости было принято равным 15 мин.
Жесткий штамп нагружался до давления 300 кПа. Поэтому необходимо было выяснить область линейной деформируемости песчаного основания жесткого штампа. На рис. 2.9 показаны график зависимости конечных осадок жесткого штампа от нагрузки. Опыты выполнены с 12-кратной повторностью. Из рисунка видно, что вплоть до давления на штамп 300 кПа осадка песчаного основания близка к линейной. Методом наименьших квадратов была получена ос-редняющая прямая (линия 1 на рис. 2.9), по которой по формуле Шлейхера [126] был найден средний модуль деформации песка, который оказался равным Е = 42 МПа. При этом коэффициент корреляции составил г = 0,98, что свидетельствует о высокой тесноте связи между исследуемыми параметрами.
Методика проведения эксперимента заключалась в следующем. К штампу конечной жесткости прикладывались постоянные давления рп - 25; 75; 125 и 200 кПа. Ступени нагрузок выдерживались 15 мин и фиксировались осадки блоков (пластин) штампа конечной жесткости.
Прогноз по программному комплексу «Plaxis» дополнительных осадок основания штампа конечной жесткости от нагружения основания жестким штампом
Основными параметрами модели упрочняющегося грунта являются: - параметры разрушения те же, что и у модели Кулона-Мора: с - удельное сце-пление [кН/м ]; ф - угол внутреннего трения []; \}/ - угол дилатансии []; - основные параметры жесткости грунта: Е$ - секущий модуль деформации при стандартном испытании грунта на трехосное сжатие при возможности дре-нирования [кН/м ]; Е 1й - касательный модуль деформации при первичном на-гружений в одометре [кН/м ]; т - показатель степени для зависимости жесткости от уровня напряжений 0,5 т 1 [-]; - дополнительные параметры: Е/ модуль деформации при разгруз ке/повторном нагружении (по умолчанию EJ — 3E f) [кН/м2]; vur коэффици ент Пуассона при разгрузке/повторном нагружении (по умолчанию vur = 0,2) [-]; pref - эталонные напряжения для модуля деформации (по умолчанию pref = 100) [кН/м2]; KQC - величина К0 для нормального уплотнения (по умолчанию KQC = 1 — sincp) [-]; Rf - коэффициент разрушения q/ I qa (по умолчанию Rf = 0,9) [-]; ( tension прочность на растяжение (по умолчанию ctension = 0) [кН/м ]; cincrement - приращение удельного сцепления (по умолчанию increment — 0) [кН/М ]. На предварительном этапе выполнены численные расчеты с использованием усовершенствованной и обычной моделей Кулона-Мора, которые показали незначительное расхождение полученных величин деформаций основания штампов, при значительном отличии затрат машинного времени на расчет. Кроме того, использование усовершенствованной модели требует данных трех 68 осных и одометрических испытаний грунта, которые не выполнялись в ходе данной работы. Следует отметить, что в случае отсутствия данных полных испытаний разработчиками программы рекомендуется определенные соотношения между параметрами упрочняющейся модели фунта [112]. Рекомендуемые соотношения могут лишь приближенно отражать их фактическое соотношение.
С учетом вышесказанного в качестве расчетной модели грунта принята модель Кулона-Мора идеальной пластичности.
Первоначальные численные расчеты с использованием прочностных и деформационных параметров модели грунта р, с, Е и v, определенных по результатам испытания грунта штампами в лотке (см. раздел 2), показали неудовлетворительные результаты - разрушение грунта (выпор) произошло при нагрузке 214 кПа, при этом осадка жесткого штампа перед разрушением составила 6,2 мм. По данным лоткового эксперимента при нагрузке на жесткий штамп 300 кПа его осадка составила 1,13 мм и дальнейшее увеличение нагрузки до 450 кПа не привело к разрушению грунта. Зависимость осадки штампа от нагрузки в опыте оказалась практически линейной.
Для корректировки параметров модели Кулона-Мора составлен план численного эксперимента и выполнена серия численных расчетов в программе Plaxis, по данным которых были определены величины параметров, позволившие получить результаты, адекватно отражающие натурное поведение грунта в лотке при загружении его штампами: Е = 54 МПа; v = 0,21; ф = 56; с = 2 кН/м2; ц/ = 6.
В расчетах использованы физические характеристики грунта, определенные при лотковых испытаниях (см. описание лоткового эксперимента).
В качестве модели обоих штампов использована предусмотренная в программе линейно-упругая модель плитного элемента, которая включает следующие параметры: толщина конструкции, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент Пуассона, удельный вес. Модель позволяет учитывать анизотропию материала. Поскольку в численной модели геометрические размеры штампов в плане соответствуют натурным, то с учетом указанных выше параметров модели штампов, программа автоматически рассчитывает необходимые жест-костные характеристики.
Нагрузка к жесткому штампу в численной модели прикладывалась равномерно распределенная по его площади, а к штампу конечной жесткости - путем загружения отдельных блоков также равномерно распределенной нагрузкой.
Численное моделирование лотковых испытаний выполнено при расстоянии между штампами, равном ширине жесткого штампа (/ = lb), для четырех уровней нагружения штампа конечной жесткости - 25, 75, 125 и 200 кПа. При этом нагрузка на жесткий штамп увеличивалась от 0 до 300 кПа. Расчет включает в себя три стадии: - первая стадия - создание начальных условий; - вторая стадия - создание штампа конечной жесткости и его загружение; - третья стадия - создание жесткого штампа и его загружение (при постоянной нагрузке под штампом конечной жесткости).
На первой стадии расчета создаются природные напряжения в грунте. Учитывая отсутствие подземных вод поровое давление равно нулю. Деформации от природных напряжений перед началом второй стадии обнуляются.
На второй стадии расчета происходит статическое нагружение штампа конечной жесткости - нагрузка увеличивается от нуля до максимального значения (рп = 25, 75, 125 или 200 кПа). На рис. 3.6, а показан фрагмент конечноэле-ментной модели второй стадии, на рис. 3.6, б — эпюры осадок штампа конечной жесткости. Как видно из рисунка, эпюра осадок имеет характерное очертание: осадки в средней части штампа максимальны, а по краям - минимальны. На рис. 3.7 представлены поля вертикальных и горизонтальных деформаций грунта.
На третьей стадии расчета прикладывается нагрузка к жесткому штампу от 0 до 300 кПа, при этом нагрузка на штамп конечной жесткости остается постоянной. На рис. 3.8 представлено распределение эффективных нормальных напряжений и дополнительных вертикальных деформаций после загружения жесткого штампа максимальной нагрузкой рс = 300 кПа прирп = 200 кПа.
Деформации окружающих домов при строительстве на плитном фундаменте 3-х секционного корпуса (6... 16 эт.) по ул. Гаврская, д. 15, г. Санкт-Петербурга
Около возводимого дома по ул. Гаврской расположены существующие 5-ти этажный жилой кирпичный дом (на расстоянии 15,5 м) и два 3-х этажных здания (на расстояниях 13 и 12 м). Дома возведены на фундаментах мелкого заложения. Расстояния между возводимым и существующими зданиями показаны на рис. 4.5.
Пятиэтажный жилой дом № 94, корпус 2 по пр. Мориса Тореза (см. фото 4.6) относится к стеновой конструктивной системе, реализованной по продольно-стеновой конструктивной схеме (продольные стены и торцовые - несущие).
Расстояние между возводимыми и существующими зданиями на ул. Гаврской: 1, 2 и 3 - возводимое; и 4, 6 и 5 - существующие соответственно 5-ти и два 3-х этажных Фото 4.6. Дворовый фасад 5-ти этажного жилого кирпичного существующего дома № 94, корпус 2 по пр. Мориса Тореза Все этажи здания кирпичные. Наружные стены являются несущими. Внешние стены воспринимают нагрузки от железобетонных плит междуэтажных перекрытий. Перекрытия - сборные железобетонные плиты.
Жилые 3-х этажные кирпичные дома № 13 и № 22 (см. фото 4.7 и 4.8) идентичны по материалу и конструктивной системе. Несущими являются продольные стены. Перекрытия - сборные железобетонные плиты, опертые на продольные внешние кирпичные стены. Фундаменты ленточные сборные железобетонные устроены на естественном основании. Фото. 4.7. Фасад 3-х этажного кирпичного жилого дома № 22 по ул. Гданьской Фото. 4.8. Фасад 3-х этажного кирпичного жилого дома № 13 по ул. Гаврской Инженерно-геологические изыскания на строительной площадке выполнены ГУЛ «Трест ГРИИ». План расположения скважин и напластование грунтов по характерной скважине № 4367 показаны на рис. 3 и 4 приложения 4.
В геологическом строении территории принимают участие техногенные, озерно-ледниковые, ледниковые и межледниковые отложения. Техногенные отложения (tg IV) - насыпные грунты (ИГЭ - 1) представлены преимущественно песками пылеватыми с включением крупнообломочного материала в виде обломков кирпичей, древесины, осколков стекла, металлического лома. Содержание органических веществ по данным потерь при прокаливании составило 4-10%.
Мощность насыпных грунтов порядка 1,0-2,0 м. Озерно-ледниковые отложения представлены осадками Балтийского ледникового озера и лужскими отложениями. Отложения Балтийского ледникового озера (lg III b) мощностью 0,7-2,5 м распространены в южной и юго-восточной частях участках и представлены суглинками легкими пылеватыми слоистыми тугопластичными (ИГЭ-2). Лужские озерно-ледниковые отложения (lg III lz) представлены мощной толщей песков мелких (ИГЭ - 3.1) и средней крупности (ИГЭ-4) среднеплотно-го сложения, занимающих доминирующее положение в разрезе. Кроме того, в скважинах 4368 и ТСЗ 1, 2 в кровле лужских отложений отмечены линзы песков мелких плотных (ИГЭ-3). Все пески водонасыщенные. На глубинах 10,8-11,0 м вскрыты супеси пылеватые неяснослоистые туго-пластичные (ИГЭ - 5) мощностью 3,5-4,2 м. Ледниковые отложения (g III lz), представленные супесями пылеватыми серыми с гравием, галькой, отдельными валунами (ИГЭ - 6), не выдержаны как по мощности, так и по простиранию. Их мощность изменяется от 2,5 до 4,7 м.
Межледниковые отложения (lg П-Ш), представленные суглинками легкими пылеватыми полутвердой консистенции (ИГЭ - 7) и песками пылеватыми плотными водонасыщенными (ИГЭ - 8), пройдены до глубин 22,0-24,0 м. Вскрытая мощность их составила 5,0-8,8 м.
Показатели физико-механических свойств грунтов даны в табл. 3 приложения 4. В целом, строительную площадку следует оценить как благоприятную для строительства зданий повышенной этажности на фундаментах мелкого заложения, так как основание сложено малосжимаемыми грунтами.
Отделом № 6 ЗАО «ГОСТИ» с 29.10.2001 года были организованы наблюдения за осадками фундаментов существующих домов № 94, корп. 2 по пр. Мориса Тореза, дом № 13 и № 22, по ул. Гаврской, в процессе строительства вблизи них нового дома по адресу: ул. Гаврская, № 15; и с 16.04.2002 г. - организованы наблюдения за строящимся домом.
Наблюдения за осадками организованы в соответствии с требованиями ГОСТ 24846-81 и ТСН 50-302-2004. На существующих зданиях установлено 20 деформационных марок, на строящемся здании установлено 21 деформационная марка (см. рис. 4.6). Наблюдения за осадками деформационных марок осуществлялись методом геометрического нивелирования при помощи нивелира «Ni-020 К. Цейс» от 3 стенных реперов, расположенных на соседних зданиях вне зоны влияния.
За период с 29.10.2001 г. по 10.04.2006 г. (за 4 года и 6 месяцев) выполнено 12 циклов измерения осадок существующих зданий; за период с 16.04.2002г по 07.02.2003 г. выполнено 5 циклов измерения осадок строящегося дома. По состоянию на 18.11.2002 г. возведено 16 этажей нового здания.
Средняя прогнозная осадка, полученная по степенной зависимости, строящегося жилого дома за период наблюдений с 16.04.2002 г. по 10.04.2006 г. составила - 12,1 мм (6-7 эт), 24,2 (10 эт), 29,3 (16 эт) , при максимальной осадке -15 мм и минимальной - 5 мм. Осадки существующих зданий за период наблюдений с 29.10.2001 г. по 10.04.2006 г. составили: дома № 94 корпус 2 - 2,5-5,0 мм; дома № 22 - 2,5-4,5 мм; дома№ 13 - 1,5-3,5 мм.
