CC BY
67
УДК 624.042.6
ЧИСЛОВЕ МОДЕЛЮВАННЯ СП1ЛЬНО1 РОБОТИ ЕЛЕМЕНТ1В СИСТЕМИ «ГРУНТОВА ОСНОВА - ФУНДАМЕНТ - БУД1ВЛЯ» В УМОВАХ БУД1ВНИЦТВА
НА П1ДРОБЛЮВАНИХ ТЕРИТОР1ЯХ
В. В. Жук, к. т. н., доц., М. В. Коршенко, к. т. н., проф.
Кшвсъкий нац^оналъний университет буд1вництва 7 арх1тектури
Ключовi слова: нер^вном^рш деформацИ', каркас, числове моделювання, тдземт техногент пустоти, тдроблювана територ1я
Постановка проблеми. Пщроблюваш територп - найбшьш поширений вид складних умов будiвництва в Укра!ш. Такими умовами бущвництва характеризуемся територiя Донбасу i Дшпропетровсько! областi, а також Львiвсько-Волинського вугiльного басейну. Окрiм цього вплив на юнуючу забудову може створювати проходка тунелiв, влаштування iнших шдземних комунiкацiй. Особливою формою пiдробки е i наявнiсть катакомб - виробок що створенi за рахунок видобутку будiвельних матерiалiв. Будiвництво на шдроблюваних територiях допускаеться за умови застосування спещальних конструктивних заходiв, що забезпечують нормальну експлуатацiю будiвель i споруд як шд час пiдробки так i пiсля не!. Для цього передбачаеться рацiональне розташування будинкiв i споруд вiдносно мульди осiдання; штучне зменшення деформацiй земно! поверхнi шляхом повно! або частково! закладки виробленого простору; застосування вщповщних систем розробки, залишення запобiжних цiликiв; застосування в будiвлях i спорудах спецiальних конструктивних i будiвельних заходiв з метою зниження зусиль, що виникають в несучих конструкцiях при впливi на них рiзних видiв деформацiй земно! поверхш, а також для шдвищення мiцностi несучих конструкцiй. Нехтування конструктивними захисними заходами завдае збитки, яю обчислюються мiльйонами.
Аналiз публiкацiй. За останш роки, з розвитком висотного бущвництва, одеськi науковцi, проектувальники та виробники стали серйозно вивчати будiвельнi властивосп вапнякiв та !х несучу здатшсть. За результатами наукових дослщжень пiдготована монографiя [7], що узагальнюе досвiд будiвництва на вапняках в м. Одесь Прогнозування осiдань i кренiв фундаментiв споруд можливе ще на стадi! !х проектування з використанням числового моделювання. Причому його ефектившсть залежить вiд наступних факторiв: адекватне визначення властивостей rрунтiв основи; створення моделi системи «грунтова основа -фундамент - будiвля», яка найбшьш повно описуе реальну картину взаемодп !! елементiв; аналiз отриманих результата з розробкою проектних ршень, що пiдвищують надiйнiсть подальшо! експлуатаци будiвель i споруд [1]. Питання розробки моделi системи «грунтова основа - фундамент - будiвля», яка максимально враховуе наявшсть та вплив вшх негативних та позитивних факторiв, що впливають на напружено-деформований стан елемента цiе! системи, залишаеться актуальним.
Видiлення не розв'язаних рашше частин загальноТ проблеми, яким присвячуеться стаття. Умови будiвництва в Укра!ш часто е несприятливими, бо грунти, що складають основу фундамента, в бшьшосп випадкiв вiдносяться до слабких, шаруватих, структурно нестiйких або просщаючих [8]. Такi грунти можуть спричинити виникнення кренiв або значного осщання будiвель i споруд. Це шдтверджуе актуальнiсть питання прогнозування проявлення ускладнюючих факторiв, причому виршення цiе! задачi дае можливiсть покращити умови експлуатацi! споруд при бущвнищга в складних iнженерно-геологiчних умовах.
Одшею з таких проблем е задача про врахування шдземних порожнин, яю можуть впливати на поведшку основи. Дана стаття не охоплюе загальш проблеми шдробки поверхнi при видобутку вугшля та iнших корисних копалин пiдземних способом, оскiльки вони пов'язаш з конкретними технологiчними процесами. Головним питанням е необхiднiсть урахування взаемного впливу бущвель i споруд на забудованих територiях з порожнинами техногенного або природного походження. Це вщноситься до лiнiй метро, пiдземних транспортних тунелiв, технологiчних примiщень, тунелiв комушкацш, а також порожнин, iсторично сформованим на цих територiях (катакомби, шдземш ходи та споруди). Карстовi порожнини мають сво! особливостi формоутворення шдземних порожнин.
Сучасш умови вимагають шдвищення надшносп та безпеки експлуатацi! будiвель i споруд.
Це може бути досягнуто при комплексному аналiзi всiх можливих впливiв на конструкци будiвель з використанням числового моделювання.
Мета роботи. У данш роботi розглядаеться проблема впливу шдземних порожнин техногенного походження на напружено-деформований стан будiвлi i основи. Метою дослiдження була яюсна та кiлькiсна оцiнка взаемовпливу каркасу споруди та наявних в грунтовш основi пiдземних виробок, враховуючи випадок !х можливого руйнування.
Виклад основного матерiалу. Iснуючi iнженернi методи розрахунку сильно обмежують можливостi врахування наявносп та впливу пiдземних виробок на будiвлю чи споруду, що проектуеться або вже експлуатуються. Складнiсть таких задач пов'язана з необхщшстю уточнення теоретичних положень, отриманням детальних вихщних даних, що стосуються матерiалiв та навантажень, а також з проведенням трудомiстких розрахункiв. Такi дослiдження сьогодш можна проводити тiльки шляхом числового моделювання.При цьому з'являеться можливiсть дослщжувати взаемовплив будiвель чи споруд з грунтовою основою, що послаблена порожнинами техногенного або природного походження: вплив вщ зведення новобудови на напружено-деформований стан основи з тдземними виробками та, навпаки, змша напружено-деформованого стану несучих конструкцш будiвлi чи споруди вщ можливого аварiйного руйнування шдземних виробок.
Одесью пiдземнi виробки (катакомби) ушкальш, не схожi на жодш катакомби свiту. Це рукотворнi виробки, з яких добували будiвельне камшня вапняк-черепашник, або «ракушняк», тому за великим рахунком !х слiд було б назвати каменоломнями.
Одеса - мюто, побудоване на крутих морських берегах, складених бiля пiднiжжя 12.. .16-метровою товщею понтичних вапнякiв, перекритих червоно-бурими глинами i лесовими суглинками. Верхня частина розрiзу - плитчасп, перекристалiзованi вапняки, нижня -рiвномiрно зцементованi, бiльш пухкi. Саме в них i виробленi катакомби.
Одеський вапняк-ракушняк почав використовуватися людиною, як будiвельний матерiал, дуже давно. В безлюнш мiсцевостi причорноморського степу Украши вiн був единим мiцним, доступним i дешевим будiвельним матерiалом. Ще стародавнi поселення використовували цей будiвельний матерiал для сво1х споруд, видобуваючи його з природних оголень вапняюв-черепашникiв на поверхнi (в балках i по берегу моря). Пщземний видобуток вапняку почався iз закладкою в 1794 рощ Одеси, коли широко розгорнулося будiвництво - спочатку порту, а по^м i самого мюта. Потреба в будiвельному камшш зросла, розробка камiння почала рiзко збiльшуватися, охоплюючи все новi дшянки - все далi вiд схилiв в глибину масиву. По мiрi все iнтенсивнiшого зростання мiста тдземний видобуток камiння почав набувати все бшьш значного розмаху: зростало число каменоломень i разом з ним i число робочих, зайнятих у цш галузi, з'явилися рiзнi мехашзми, що полегшили працю каменярiв. З часом повна вщсутшсть контролю над розробкою вапняку сприяло хижацько-стихшному видобутку камiння. В результатi безконтрольностi шд мiстом та його околицями виникли шдземш заплутанi лабiринти. Багато дшянок на територи мiста виявилися настшьки сильно пiдробленими, що стали непридатними для будiвництва, на окремих дшянках почалися провали поверхнi землi. В даний час довжина Одеських катакомб ощнюеться приблизно в 2 500 км. Видобуток вапняку в шахтах продовжуеться, тому довжина одеських катакомб зростае i сьогодш [2].
Дослщження взаемовпливу елемеш!в системи «грунтова основа - фундамент - бущвля» проводилось на прикладi реального об'екту - житлового комплексу (рис. 1), зведення якого планувалося на потенцшно шдроблюванш територи в м. Одесь
Багатоповерховий житловий комплекс з примщеннями громадського призначення та пiдземним паркшгом являе собою комплекс з трьох висотних будiвель, при цьому двi останнi е трисекцiйними спорудами, що мають деформацшш шви мiж секщями. Кожна секцiя житлових будинкiв е багатоповерховою спорудою: два шдвальш поверхи паркшгу, 23 надземних поверхiв i технiчне горище. Комплекс з трьох будiвель об'еднуе суцiльний 2-поверховий тдземний паркшг пiд всiею площею комплексу (рис. 1).
Каркас будiвель запроектовано у монолiтному варiантi. Фундаменти житлового комплексу стовпчасп пальовi iз вдавлюваних паль довжиною 13 м i перерiзом 350 х 350 мм. Висота ростверюв пiд висотною частиною складае 1,5 м, пiд паркшгом - 1,0 м.
Геолопчна будова майданчика (рис. 2) представлена четвертинними вщкладами, якi пiдстилаються неогеновими утвореннями. Вся товща з денно! поверхш перекриваеться техногенними насипними грунтами. Основш характеристики грунтiв приведено в таблищ 1.
В безпосереднiй близькостi вщ котловану однiеl з будiвель в шарi вапнякiв-ракушнякiв
(1ГЕ-10) зафшсовано наявшсть незакрiплених пiдземних виробок (рис. 3), у яких за досвщом з часом можливе обвалення стельового склешння. При значних масштабах руйнування це може спричинити виникнення деформацш просiдання rрунтiв та провалiв денно! поверхш. Серед чинникiв можливого обвалення склешння виробок можна назвати тиск вщ новобудови та динамiчне навантаження (сейсмiчна iнтенсивнiсть територi! 7 балiв).
Рис. 1. План фундаментгв житлового комплексу: 1, 2, 3 - фундаменти висотног частини 1-ог, 2-ог та 3-ог секцп в1дпов1дно; 4 - фундаменти тдземного парюнгу
В той же час надшшсть прогнозу обвалення виробок е низькою. Це пов'язано з недостатшстю наших знань про швидюсть вив^рювання вапняюв (1ГЕ-10), !х неоднорiдностi в масивi та стану перекриваючого шару вапнякiв (1ГЕ-8 i 1ГЕ-9) з одного боку та слабке уявлення про досвщ проведення камерних розробок вапнякiв, як будiвельного матерiалу. З точки зору розподiлу гiрського тиску в виробках обмежених геометричних розмiрiв, наявностi «цшиюв» як пiдтримуючих конструкцiй, можна стверджувати, що за рахунок аркового ефекту склешння переважаючо! бiльшостi виробок, вони е стшкими. Але нашi уявлення про таку стшюсть без прямих обстежень не можливi. Проте числове моделювання може дозволити виявити слабю сторони в розвитку процесу руйнування. В зв'язку з цим, були проведеш дослщження взаемовпливу будiвлi i грунтово! основи з пiдземними виробками з врахуванням аваршних ситуацiй.
1 — Насипний грунт: суглинок гумусований з буд1вельним смггтям
2~Суглинок лесовий легкий, жовто-бурий, твердий до нашвтвердого
3 — Сушсок лесовий (лес) палевий, твердий до пластинного
4 —Суглинок лесовий важкий, червоно-бурий, твердий до нашвтвердого
5-Суглинок лесовий легкий, палево-бурий, твердий до м'якопластичного
6-Суглинок важкий, червоно-бурий, твердий до нашвтвердого
7-Глина червоно-бура, тверда З-Вапнякзруйнований (щебжь, дресва), з
глинистим заповнювачем, низькоТ мЩногп
9-Вапняк перекристал1зований, плитчастий, с глинистим заповнювачем, тр1щшнуватий
10-Вапняк-ракушняк, жовтий, пильний
11-Вапняк плитчастий, мщний
12-Глина йро-зелена, тверда
Рис. 2. Геолог1чт умови 6уд1вельного майданчика Дослщження взаемовпливу тдземних виробок та житлового комплексу проводилось
шляхом числового моделювання сшльно! роботи елементiв системи «грунтова основа -фундамент - будiвля» методом сюнчених елементiв на базi автоматизовано! системи наукових дослiджень «VESNA». Розрахунки по ощнщ напружено-деформованого стану системи виконувались в рамках спiввiдношень тривимiрноl задачi теори пружностi. Достатнiсть пружно! моделi в розрахунках обгрунтовуеться прийнятою конструкцieю пальових фундаментiв, коли руйнування основи фундаментiв явно не допустиме, а отже i розвиток пластичних деформацш е обмеженим.
Таблиця 1
Фгзико-мехашчш властивостг грунтгв майданчика
1ндекс генезису i вш грунту № 1ГЕ Волопсть Число пластичносп Показник текучосп ь т о '53 л & Модуль деформаци Кут внутр. тертя Питоме зчеплення
w wL wP 1Р Р Р„ Е ф с
долi одинищ т/м3 МПа градус кПа
1 - - - - - - - - - -
еПМ^ еШрс 2 0,16 0,25 0,26 0,19 0,07 <0 0,86 1,61 1,85 2,7 10,0/3,0 18 8
\dlllbg 3 0,22 0,24 0,33 0,21 0,12 0,08 0,25 1,78 1,87 2,7 9,0/5,0 19 16
еШМ-e,edIIvt 4 0,23 0,26 0,28 0,2 0,08 0,38 0,75 1,76 1,88 2,7 5,0/3,5 13 10
vdIIdn 5 0,24 0,35 0,22 0,13 0,15 1,9 2,7 10 18 19,5
еПгу 6 0,21 0,36 0,22 0,14 <0 1,9 2,7 15 20 25
е^Ы2 7 0,24 0,46 0,26 0,2 <0 1,9 2,7 15 18 35
Ы'р 8 - - - - - - - Rc к0,3 - 0,4 М [Па
Ы'р 9 - - - - - - - Rc к0,8 - 1,0 МПа
Ы'р 10 - - - - - - - Rc к0,6 МПа
Ы'р 11 - - - - - - - Rc ^0,8 - 1,0 МПа
Ы1т 12 0,33 0,66 0,35 0,31 <0 1,9 2,8 19/16 19/16 53/29
Грунтова основа розглядалась як пружне багатошарове тшо у вiдповiдностi iз геолопчним розрiзом (рис. 2). Параметрами грунту е модуль деформаци E, питома вага у, коефщент Пуассона V, питоме зчеплення с, та кут внутршнього тертя ф. Для забезпечення надiйностi розрахункiв було прийнято мшмальне значення модуля деформаци шарiв вапняку Е = 50 МПа, що вiдповiдае малостисливим грунтам (за даними вишукувань мiцнiсть на одновiсний стиск Rc ~ 0,6 МПа).
Для врахування взаемовпливу вщ зведення житлового комплексу з паркшгом в умовах потенцшно шдроблювано! територи з врахуванням аваршних ситуацiй було передбачено розв'язання наступних задач на дiю статичних навантажень:
— взаемодiя будiвлi з грунтовою основою без врахування наявносп шдземних виробок;
— взаемодiя будiвлi з грунтовою основою з врахуванням наявносп пiдземних виробок;
— взаемодiя будiвлi з грунтовою основою при примусовому руйнуванш катакомб.
Такий шдхщ дае можливiсть виконати спiвставлення та врахувати можливють впливу на
будiвлю наявних пiдземних порожнин та аваршних ситуацш.
Для оцiнки сшльно! роботи каркасу та грунтового масиву, що мае шдземш пустоти, розглядалася частина комплексу (рис. 4), яка найближче розташована до пiдземних виробок та вщокремлена деформацiйними швами вiд шшо! частини комплексу. Розроблена тривимiрна сюнчено-елементна модель, яка враховуе всi елементи системи «грунтова основа - фундамент -будiвля» приведена на рисунку 5, а.
Рис. 3. Планувально-висотна характеристика тдземних виробок: 1 - границя захисного цыика; 2 - границя парктгу житлового комплексу; 3 - катакомби
Розмiри «вирiзано!» частини основи та граничш умови на обмежуючих площинах призначались таким чином, щоб найбшьш точно врахувати особливосп взаемоди основи пiд фундаментом з оточуючим грунтовим масивом та його спшьно! роботи з сумiжними секцiями комплексу, при цьому щоб можна було горизонтальш перемiщення i осiдання вважати досить малими, щоб закршити точки грунтово! основи на цих площинах вздовж осей Х i Y. Розмiри вирiзаного розрахункового «фрагменту» каркасу комплексу та граничш умови на обмежуючих площинах шдбиралися таким чином, щоб максимально врахувати особливосп його спшьно! роботи з сумiжними секщями комплексу. Розташування, потужшсть та механiчнi властивостi грунтових шарiв основи прийнято згiдно даних шженерно-геолопчних вишукувань.
Рис. 4. Частина житлового комплексу, що розглядалася при дослгджент взаемовпливу каркасу буд1вл1 та грунтовог основи з тдземними виробками поблизу котловану комплексу
На першому етат було виконано розрахунок для визначення напружено-деформованого стану системи «грунтова основа - фундамент - будiвля» для грунтового масиву без тдземних виробок. Така постановка дае можливють, перш за все, ощнити поведшку основи, прийнявши цей стан як вихщний, що гарантуе вщсутшсть впливу тдземних пустот. Прогнозоване осщання шд центром ваги будинку очшуеться до 6,3 см, при цьому деформаци грунтово! основи тд паркiнгом не перевищуватимуть 9,5 мм. Осiдання дiлянки грунтового масиву в зош, де мають бути катакомби, прогнозуеться не бшьше 6 мм (рис. 5, б), при цьому додатковi вертикальнi напруження в цiй зонi очiкуються в межах 40.. .60 кПа.
Рис. 5. Сюнчено-елементна модель (а) та оадання [см] за результатами розв'язання задач1 стльног роботи буд1вл1 з грунтовою основою без врахування наявност1 катакомб (б)
На другому етат було виконано числове моделювання для визначення напружено-деформованого стану системи «грунтова основа - фундамент - бущвля» з врахуванням реальних тдземних виробок з метою ощнки впливу на роботу каркасу будiвлi та основи вiд наявностi катакомб поблизу котловану. Порiвняння деформацiй несучих конструкцiй будiвлi та елементiв грунтового масиву для розрахунюв без катакомб та з врахуванням !х наявност показало, що наявнiсть пiдземних виробок поблизу котловану комплексу фактично не викликае суттевих змiн (iзополя осщань та напружень практично накладаються для обох варiантiв). Вертикальнi напруження в елементах стельового склетння пiдземних виробок (дшянка навколо кута паркiнгу) очшуються за результатами розрахункiв не бшьше 40 кПа, що не перевищуе побутового тиску та легко сприймаеться шаром вапнякiв, у якому пройдет катакомби.
Для ощнки вщносного осiдання житлового комплексу при можливому обваленнi стельового склетння тдземних виробок за початковий стан був прийнятий напружено-деформований стан грунтового масиву вщ ваги будiвлi з врахуванням наявностi катакомб у безпосереднш близькостi вiд котловану бущвль При цьому враховувались як напруження вщ попереднього етапу, так i деформаци. Аварiйне обвалення стельового склетння катакомб розглядалось як втрата сприйняття навантаження в межах ширини виробок.Числове моделювання аварiйного обвалення стельового склетння катакомб показало, що прирют деформащй фрагментiв грунтового масиву очшуються в зонi, яка не охоплюе фундаменти висотно! частини житлового комплексу (рис. 6, а). При цьому прогнозоват додатковi перемiщення фундаментiв паркшгу, спричиненi аварiйним руйнуванням виробок, не е суттевими (рис. 6, б): кутова зона паркшгу за результатами числового моделювання отримала додатковi деформаци осiдання 0,1.. .0,5 мм (в рiвнi ростверкiв).
Рис. 6. Приргст деформацШ (мм) вгд примусового руйнування тдземних виробок : а - для грунтового масиву з ростверками; б - для пальового фундаменту
Отже, при порiвняннi напружено-деформованого стану елеменпв системи «грунтова основа - фундамент - будiвля» без врахування катакомб та при наявносп тдземних виробок в грунтовш основi поблизу комплексу було виявлено, що наявшсть катакомб практично не викликае змши напружено-деформованого стану несучих елеменив будiвлi та грунтово! основи ^зобари зон напружень практично спiвпадають). При цьому прогнозоване загальне осiдання стельового склетння виробок («катакомб») не перевищуе 6 мм, що в умовах рiвномiрного осiдання грунтового масиву не е критичним, а загальнi вертикальш напруження - не перевищують 100 кПа, що легко сприймаеться шаром вапняку, в якому розташоваш шдземш виробки.
При порiвняннi напружено-деформованого стану елеменпв системи «грунтова основа -фундамент - будiвля» при наявностi тдземних виробок в грунтовш основi та при примусовому руйнуванш катакомб поблизу комплексу було виявлено, що прогнозований прирют осщання паль з боку катакомб (для крайнього ряду паль) може максимально складати 0,5 мм. Вщносна рiзниця осiдань будiвлi паркшгу, що виникае, очiкуеться величиною AS/L = 0,00001, що е набагато меншим за допустиме нормами значення = 0,002.
Висновки. Аналiз результатiв числового моделювання взаемовпливу каркасно! будiвлi з грунтовою основою, послабленою пiдземними виробками, показав, що прогнозоване осщання стельового склепiння виробок вщ дi! статичних навантажень не перевищуе 6 мм, що в умовах рiвномiрного осщання грунтового масиву не е критичним. При цьому вертикальш напруження в грунт (стельове склетння та сини катакомб) не перевищують 100 кПа, що легко сприймаеться шаром вапняку, в якому пройдет шдземш виробки. При можливому аваршному руйнуванш катакомб прогнозований прирют осщань крайнього ряду паль житлового комплексу не перевищуе 1 мм. На основi виконаногочислового моделювання можна констатувати, що iснуючi катакомби поблизу котловану комплексу мають задовшьний стан i на роботу пальових фундаменнв комплексу, як i його висотно! частини, практично впливати не будуть.
Застосований шдхщ дае можливють оцiнити характер взаемодп будiвлi з грунтовим основою, що мае пустоти: оцшити вплив навантаження вiд будiвлi на шдземш споруди, вплив наявносп пустот на НДС несучих елеменнв споруди.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Андреев В. С. Математическое моделирование внецентренно нагруженных фундаментов на слоистых основаниях методом конечных элементов / В. С. Андреев,
A. Л. Тютькин, Т. А. Селихова // Наука та прогрес транспорту. Вюник Дшпропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна. - 2004. Вип. 4. - С. 183 - 187.
2. Прництво й шдземш споруди в Укра!ш та Польщi (нариси з ютори) // Г. Гайко,
B. Бшецький, Т. Мiкось, Я. Хмура. - Донецьк: УКЦентр, Донецьке вщдшення НТШ, «Редакцiя
прничо! енциклопеди», 2009. - 296 с.
3. ДБН B.1.1-12:2014 Захист вiд небезпечних геологiчних процешв, шкiдливих експлуатацiйних впливiв, вiд пожеж^ Будiвництво у сейсмiчних районах Укра1ни / Мшютерство регiонального розвитку, будiвництва та житлово-комунального господарства Украши. - К., 2014. - 117 с.
4. ДБН B.1.2-2:2006 Система забезпечення надшносп та безпеки будiвельних об'екпв. Навантаження i впливи. Норми проектування / Мiнiстерство будiвницгва Укра1ни. - К., 2006. - 75 с.
5. ДБН B.2.1-10:2009 Об'екти будiвництва та промислова продукцiя будiвельного призначення. Основи та фундаменти споруд. Основш положения проектування / Мiнрегiонбуд Украши. - К., 2009. - 104 с.
6. Жук В. В. Реалiзацiя методики до^дження характеру взаемодп каркасних будiвель з нерiвномiрно просщаючою лесовою основою / В. В. Жук, М. В. Коршенко // Основи i фундаменти: Мiжвiдомчий науково-техшчний збiрник - К. :КНУБА, 2013. - Вип. 33 - С. 67 - 76.
7. Новський А. В. Известняк-ракушечник. Исследование и использование в качестве основания фундаментов: [монографiя] / А. В. Новский, В. А. Новский, Ю. Ф.Тугаенко. -Одесса: Астропринт, 2014. - 92 с.
8. Черный Г. И. Геотехнические процессы в сложных грунтовых условиях Украины / Г. И. Черный, В. Г. Черный // Св^ геотехшки: (додаток до збiрника «Будiвельнi конструкцп», НД1БК). - 2000. - Вип. 53. - С. 4 - 9.
9. Eurocode 7: Geotechnical design - Part 2: Design assisted by laboratory testing. EN 19972:2000. European Committee for Standardization. - Brussels, 2000. - 196 p.
SUMMARY
Problem definition. Under worked areas is the most common type of difficult conditions of construction in Ukraine. Construction on under worked areas is allowed if special structural measure sare applied to ensure the normal exploitation of buildings. Ignoring constructive protect ive measures cause damages that are estimated in the millions.
Purpose. The problem of influence of artificial cavities on the stress-strain state of building and its soil base is considered in this work. The purpose of the researching was the qualitative and quantitative estimation of the influence on the strain-stress state of the frame structures from the artificial cavities in the soil base, including the case of their possible destruction
Analysis of recent research. For last years, with the development of multistoried construction, the scientist sand designers of Odessa began to study seriously the building properties of limestone sand their bearing ability. Prediction of deformations and the tilts of the building's foundations is possible at the stage of their design by numerical simulation. The problem of base-foundation-structure model development, which takes into account the influence of negative and positive factors on the stressstrain state of the system elements, remains actual.
Results. The numerical modeling results confirm the fact that the stress-strain state of the soil base and the frame of the building significantly react to the impact of each element of the system: it sown stiffness of the building, the components and the foundation stiffness, the characteristics of the soil base, the presence of the underground natural or artificial cavities, etc.
Conclusion. This approach makes it possible to appreciate the character of the building in teracti on with the having cavities soilbase: to assess the impact of the building load on the underground structures; to assess the impact from cavities on the stress-strain state of the load-bearing elements of structure. Analysis of numerical simulation results showed that projected deformation of ceiling arch of cavities on the static loads does not exceed 6 mm, which in the conditions of uniform soil settlements is not critical. According to the results of the research by using the numerical simulation we can state that the existing catacombs near the pit of the apartment complex are at satisfactory condition and almost will not impact on its pile foundations work.
REFERENCES
1. Andreev V. S. Matematicheskoe modelirovanie vnecentrenno nagruzhennyh fundamentov na sloistyh osnovanijah metodom konechnyh jelementov / V. S. Andreev, A. L. Tjut'kin, T. A. Selihova // Nauka ta progres transportu. Visnik Dnipropetrovs'kogo nacional'nogo universitetu zaliznichnogo transportu imeni akademika V. Lazarjana. - 2004. Vip. 4. - S. 183 - 187.
2. Himytstvo y pidzemni sporudy v Ukrayini ta Pol'shchi (narysy z istoriyi) // H. Hayko, V. Bilets'kyy, T. Mikos', Ya. Khmura. - Donets'k: UKTsentr, Donets'ke viddilennya NTSh, «Redaktsiya hirnychoyi entsyklopediyi», 2009. - 296 s.
3. DBN B.1.1-12:2014 Zakhyst vid nebezpechnykh heolohichnykh protsesiv, shkidlyvykh ekspluatatsiynykh vplyviv, vid pozhezhi. Budivnytstvo u seysmichnykh rayonakh Ukrayiny / Ministerstvo rehional'noho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo-komunal'noho hospodarstva Ukrayiny.
- K., 2014. - 117 s.
4. DBN B.1.2-2:2006 Systema zabezpechennya nadiynosti ta bezpeky budivel'nykh ob"yektiv. Navantazhennya i vplyvy. Normy proektuvannya / Ministerstvo budivnytstva Ukrayiny. - K., 2006. - 75 s.
5. DBN B.2.1-10:2009 Ob"yekty budivnytstva ta promyslova produktsiya budivel'noho pryznachennya. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennya proektuvannya / Minrehionbud Ukrayiny. - K., 2009. - 104 s.
6. Zhuk V. V. Realizatsiya metodyky doslidzhennya kharakteru vzayemodiyi karkasnykh budivel' z nerivnomirno prosidayuchoyu lesovoyu osnovoyu / V. V. Zhuk, M. V. Korniyenko // Osnovy i fundamenty: Mizhvidomchyy naukovo-tekhnichnyy zbirnyk - K. :KNUBA, 2013. - Vyp. 33
- S. 67 - 76.
7. Novs'kij A. V. Izvestnjak-rakushechnik. Issledovanie i ispol'zovanie v kachestve osnovanija fundamentov: [monografija] / A. V. Novskij, V. A. Novskij, Ju. F.Tugaenko. - Odessa: Astroprint, 2014. - 92 s.
8. Chernyj G. I. Geotehnicheskie processy v slozhnyh gruntovyh uslovijah Ukrainy / G. I. Chernyj, V. G. Chernyj // Svit geotehniki: (dodatok do zbirnika «Budivel'ni konstrukcii», NDIBK). - 2000. - Vip. 53. - S. 4 - 9.
9. Eurocode 7: Geotechnical design - Part 2: Design assisted by laboratory testing. EN 19972:2000. European Committee for Standardization. - Brussels, 2000. - 196 p.
BidoMocmi про aemopie:
Жук Веромка Володимир1вна, к. т. н., доцент кафедри основ та фундамент1в Кшвсъкого нацюналъногоутверситету буд1вництва i архтектури, e-mail: [email protected].
Кортенко Микола Василъович, к. т. н., професор доцент кафедри основ та фундаментiв Кшвсъкого нащоналъного утверситету будiвництва i архiтектури.
УДК 621.822.6
ПОР1ВНЯННЯ ВЕЛИЧИН ОПОР1В КОЧЕННЮ КУЛ1 ТА ЦИЛ1НДРА ПРИ Р1ЗНИХ
СХЕМАХ ДОТИКУ
Р. М. Кроль, к. т. н., доц., Л. М. Бондаренко, к. т. н., доц.
Ключовi слова: отр кочення, куля, цил1ндр, коефщент тертя, обойма, тдшипник, отр руху, схема дотику
Постановка проблеми. На подолання опору коченню i ремонту вузлiв кочення витрачаються значш кошти кра!н. Осюльки одшею iз значних складових витрат е подолання опорiв коченню в шарикових та роликових шдшипниках, то необхщно бшьш точно визначити його величину i зокрема коефщент тертя кочення приведеного до вала. Його величина наводиться в довщковш лiтературi i рекомендуеться при шарикових шдшипниках [Л = 0,010...0,015, при роликових шдшипниках /л = 0,015...0,020 [1]. Таю розбiжностi слщ вщнести на рахунок матерiалiв обойм i шариюв та ролиюв, а також на рахунок в'язкосп мастил.
Цiль статть Запропонувати аналiтичнi залежностi для визначення опорiв коченню куль i ролиюв для рiзних схем дотикiв i дати бiльш точнi значення величин коефщента тертя кочення приведеного до вала або внутршньо! обойми шдшипника.
Основний матерiал дослiджень. Розглянемо задачi при значнiй величинi радiусiв тш кочення для оцiнки впливу пстерезисних витрат на опiр коченню.
Опори коченню кулi та цилшдра. Для бшьш об'ективно! оцшки опору руху при рiзних схемах дотику приймаемо дiаметри кулi i цилiндра однаковими. При цш умовi довжина 4 • Я,
цилiндра Н = —-— . Якщо радiус Я = 100 мм , то Н = 133 мм. Величини допустимих
