CC BY
101
УДК 528.4
Л.А. Максименко, Д.Е. Журавлев СГГ А, Новосибирск
О СОПОСТАВИМОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ОСАДКИ ЗДАНИЯ С ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ РАСЧЕТАМИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ
L.A. Maksimenko, D.E. Zhuravlev
Siberian State Geodesic Academy, Novosibirsk
State Architectural and Construction University, Novosibirsk
ON COMPARABILITY OF OBSERVATIONS OF BUILDING YIELDING WITH THEORETICAL CALCULATIONS OF SOIL FOUNDATION
The question of comparability of observations of settlement of structure with theoretical calculations of stressed-deformed condition emerges as a result of creation of monitoring systems for construction object control.
Вопрос о сопоставимости результатов наблюдения осадки здания с результатами теоретических расчетов напряженно-деформированного состояния возникает в связи с созданием мониторинговых систем наблюдения за строительным объектом. В процессе производства работ по устройству фундаментов и в начальный период эксплуатации зданий и сооружений в необходимых случаях следует выполнять натурные наблюдения (мониторинг) за поведением конструкций сооружений и их оснований (СП 50-102-2003). Как правило, мониторинг проводят при строительстве (реконструкции) уникальных зданий и сооружений и I уровня ответственности; при строительстве (реконструкции) зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях; для эксплуатируемых зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства (реконструкции) в условиях существующей застройки, а также в других случаях, предусмотренных техническим заданием. Цели мониторинга - проведение наблюдений и своевременное выявление недопустимых отклонений в поведении вновь строящихся или реконструируемых сооружений и их оснований от проектных данных, разработка мероприятий по предупреждению и устранению возможных негативных последствий, обеспечение сохранности существующей застройки, находящейся в зоне влияния нового строительства, а также сохранение окружающей среды. Мониторинг включает следующие виды работ: обследование существующих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства (реконструкции); проведение натурных наблюдений; оценку результатов наблюдений и сравнение их с проектными данными.
В настоящее время единого методологического и инструментального подхода к разработке мониторинговых систем объектов капитального строительства нет, тем не менее, обоснованием для проведения геодезического мониторинга, т.е. наблюдения за осадками зданий (сооружений) высокоточным
нивелированием, являются нормативные документы. Так, например, согласно действующим нормативным документам (СНиП 3.01.03-84, пункт 1.2), в состав геодезических работ, выполняемых на строительной площадке, входят геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий (сооружений) и их частей, если это предусмотрено проектной документацией, установлено авторским надзором или органами государственного надзора. Методы и требования к точности геодезических измерений деформаций оснований зданий (сооружений) принимаются по ГОСТ 24846-84. Создание геодезической разбивочной основы для строительства и геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий (сооружений) и их частей в процессе строительства являются обязанностью заказчика. Производство геодезических работ, в процессе строительства, геодезический контроль точности геометрических параметров зданий (сооружений) и исполнительные съемки входят в обязанности подрядчика. Такие исследования выполняются по техническому заданию, которое составляется проектной организацией. Измерения деформаций оснований фундаментов строящихся зданий и сооружений проводят в течение всего периода строительства и в период эксплуатации до достижения условной стабилизации деформаций, устанавливаемой проектной или эксплуатирующей организацией. Измерения деформаций оснований фундаментов зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации проводят в случае появления недопустимых трещин, раскрытия швов, а также резкого изменения условий работы здания или сооружения. По ГОСТ 24846-84 погрешность измерений не должна превышать 2 мм, что соответствует второму классу точности измерений. Для обеспечения точности измерений должны быть установлены три глубинных репера, которые размещают вне зоны распространения давления от здания или сооружения. Деформационные марки для определения вертикальных перемещений устанавливаются в нижней части несущих конструкций по всему периметру здания (сооружения), внутри его, в том числе на углах, на стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах, вокруг зон с большими динамическими нагрузками. Точки наблюдения (осадочные марки) закладываются в процессе строительства, и составляется программа измерения. Данные о результатах инструментальных наблюдений за осадками необходимы не только в период строительства, эксплуатации или переустройства зданий (сооружений).
На современном этапе компьютерное моделирование в расчетах грунтовых оснований представлено различными программными комплексами. На основе современных концепций информационных систем в программах реализованы многочисленные функции, позволяющие создавать расчетную схему сооружения, выполнять анализ результатов расчета с использованием наглядной визуализации на всех этапах проектирования. В связи с большим количеством задач в расчетах грунтовых оснований, а также трудоемкостью их решения, требующего значительных затрат времени для анализа напряженно-
деформированного состояния (н.д.с.) используется метод конечных элементов (МКЭ). Пример расчетной модели грунтового основания, сформированной на основе МКЭ представлен на рис. 1.
Рис. 1. Моделирование расчетов н.д.с. грунтового основания
На основе МКЭ разработаны и широко применяются вычислительные комплексы, такие как: «каскад», «лира», «мираж», «прочность», «scad», «cosmos», и др., которые реализуют многочисленные функции, встроенные в единую среду проектировщика, позволяющие своевременно выполнять анализ результатов расчета. Однако, эти программные комплексы, являясь в большинстве своем стандартными, зачастую мало приспособлены для решения специфических задач. В настоящее время, когда многие строительные объекты по тем или иным причинам находятся в аварийном состоянии и требуют, реконструкции или обновления, а также в результате надстройки здании и сооружений, их технического перевооружения, замены технологического оборудования, пристройки нового здания к существующему, аварийного замачивания, подтопления и других причин, особую актуальность приобретает совершенствование теории и создание методики расчета усиления оснований и фундаментов. Причины, по которым необходимо проводить усиление оснований и реконструкцию фундаментов объектов недвижимости можно разделить на четыре основных группы: ослабление свойств оснований в процессе эксплуатации зданий и сооружений; ухудшение свойств самого фундамента в процессе эксплуатации зданий и сооружений; появление необратимых деформаций при реконструкции с существенным увеличением массы здания; возникновение необратимых деформаций при возведении нового здания около существующего. Все эти причины крайне обостряют проблему эксплуатации, реконструкции и обновления строительных объектов и напрямую связаны с созданием методики расчета, достоверно и более точно, учитывающей реальные свойства грунтов под нагрузкой, надежно
прогнозирующей напряженно-деформированное состояние грунтовых оснований, позволяющей более полно использовать те возможности, которыми они обладают, т.е. получить наиболее экономичные и технически целесообразные варианты фундаментов и сооружений из грунта при обеспечении достаточной безопасности в процессе их эксплуатации.
Теоретические расчеты грунтового основания позволяют получить картины напряженно деформированного состояния грунтового основания, а также его перемещений (рис. 2).
Рис. 2. График перемещений точек грунтового массива
При построении графика перемещений определяется абсолютное значение вертикального перемещения верхней точки грунтового массива соответствующее перемещению угловой марки фундамента при натурных геодезических наблюдениях.
Мониторинг зданий (сооружений) должен включать в себя комплексную систему наблюдений за состоянием объекта, оценку результатов наблюдений и разработку прогноза изменений состояния объекта и окружающих его строений как после завершения строительства, так и на весь последующий период его эксплуатации.
© Л.А. Максименко, Д.Е. Журавлев, 2009
