CC BY
8ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ОТ ДВИЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ЗДАНИЕ НАРОДНОГО СУДА В ГОРОДЕ ЗАРИНСКЕ
Г.И. Швецов, И.В. Носков, Е.С. Дудкин
В 2005 году было проведено освидетельствование строительных конструкций, выявление причин появления и развития трещин в здании Народного суда города За-ринска (рисунок 1) и выполнено техническое заключение с рекомендациями мероприятий необходимых для обеспечения устойчивости здания при дальнейшей эксплуатации.
Рис. 1. Лицевой фасад здания
По конструктивному решению 2-х этажное здание суда запроектировано и построено по каркасной схеме, размеры здания в плане 15х36 м. Основными несущими элементами являются железобетонные колонны, ригели, стены панельные, перекрытия выполнены из пустотных, железобетонных плит. Фундаменты здания свайные из забивных железобетонных свай С-12-35 (длиной 12 м, сечением 35х35 см), под каждую колонну запроектировано по 4 сваи.
Кровля скатная, выполнена из оцинкованной стали по сплошной деревянной обрешетке. Здание имеет подвальную часть. На расстоянии 190 м от здания проходят железнодорожные пути (рисунки 2, 3)
В инженерно-геологическом отношении площадка хорошо изучена. С 1980 по 2005 гг. ФГУП АлтайТИСИЗ непосредственно на участке и на смежных территориях проводились инженерно-геологические изыскания для строительства.
Рис. 2. Здание суда и железнодорожная насыпь
Рис. 3. Схема расположения площадки
В геоморфологическом отношении площадка расположена на первой надпойменной террасе р. Чумыш. В геологическом строении площадки на глубину 17 м принимают участие верхнее четвертичные покровные отложения (sa III) и средне-верхнечетвертичные аллювиальные отложения первой надпойменной террасы р. Чумыш (a1 II-III), перекрытые с поверхности современными образованиями (t, в IV).
Инженерно-геологические условия изучены до глубины 17,0 м и выделены следующие инженерно-геологические элементы:
Элемент 1 - насыпной грунт, с включением обломков кирпича, щебня, строительного мусора, мощностью до 2,0 м.
Элемент 2 - почва, мощностью до 0,5 м.
Элемент 3 - суглинок просадочный, твердый-полутвердый, мощностью от 1,3 до 2,5 м.
Элемент 4 - суглинок непросадочный, мягко-текучепластичный, вскрытой мощностью до 5,5 м.
Элемент 5 - суглинок непросадочный, мягко-текучепластичный, вскрытой мощностью до 6,5 м.
Грунтовые воды на период декабря 1981 г. находятся на глубине 4,8-5,2 м, на абсолютных отметках 172,6-172,7 м. В октябре 2002 г. грунтовые воды встречены на глубине 2,8 м на отметке 174,6 м.
Таким образом, уровень грунтовых вод за период с 1981 по 2002 гг. поднялся на 2,0 м. Максимальный уровень грунтовых вод приходится на май-июнь, минимальный на февраль, март. Амплитуда колебаний составляет 1,5 м.
Сейсмичность района по грунтовым условиям 6 баллов, тип грунтовых условий по сейсмичности третий (СНиП 11-7-81*).
В результате проведенного визуального осмотра конструкций здания установлено: в несущих конструкциях здания, в наружных и внутренних стенах и перегородках здания обнаружены трещины и разрушения (рисунки 4, 5, 6).
Фундаменты находятся в удовлетворительном состоянии, при вскрытии шурфов дефектов и повреждений ростверка не обнаружено.
Рис.4. Общий вид разрушений в подвальной части здания (спортзал)
Рис. 5. Трещина в фундаментном блоке
1 11
Рис. 6. Наклонная трещина в наружной стене
В результате проведенных визуальных обследований здания и площадки его расположения был сделан вывод о причинах появления недопустимых деформаций в конструкциях:
- динамические воздействия от движущегося железнодорожного транспорта;
- износа и вероятно слабой профилактики железнодорожных путей;
- отсутствие защитных мероприятий от динамического воздействия на близкорасположенные здания и сооружения при устройстве железнодорожной насыпи;
- инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, особенно динамики изменения уровня подземных вод.
Для выявления влияния динамических воздействий на конструкции здания и грунты основания были выполнены следующие мероприятия:
1. Для измерения деформаций конструкций здания были установлены на всех этажах, включая подвальную часть, гипсовые маяки и велся журнал наблюдений за раскрытием трещин (рисунки 7, 8).
2. Для наблюдения за изменением уровня подземных вод и измерения динамических колебаний грунтов основания были вскрыты два шурфа (рисунок 9), непосредственно перед ручьем Топок и за ним у торца здания.
Рис. 7. Установка маяков на трещинах стена подвала
Рис. 8. Раскрытие маяка в подвальной части здания (первый этап наблюдений)
Рис. 9. Шурф №2 с установкой вертикальных металлических марок для наблюдения за деформациями основания
В шурфах с помощью современной аппаратуры проводились замеры амплитуд колебания грунтов основания при прохождении железнодорожного транспорта в различных сочетаниях (электропоезда, грузовые поезда, электропоезд и грузовой состав). В здании для замеров колебаний фундаментов от воздействия динамических воздействий от железнодорожного транспорта был вскрыт шурф (рисунок 10), в котором произведено освидетельствование фундамента и с помощью тензометрических датчиков производились замеры амплитуд колебания фундаментной конструкции (рисунок 11).
Рис. 10. Общий вид шурфа №3 с установленными на ростверк свайного фундамента тензомет-рическими датчиками
Рис. 11. Общий вид тензометрических датчиков
Наблюдения за деформациями конструкций здания и замерам амплитуды колебаний грунтов основания и фундаментов здания велись в два этапа:
первый этап - август- сентябрь 2005 г. (замеры динамических воздействий на грунты основания и наблюдения за деформационными маяками);
второй этап - декабрь 2005 г. (замеры динамический воздействий на фундаменты здания и наблюдения за деформационными маяками).
На первом этапе наблюдений (август -сентябрь 2005 г.) влияния динамических воздействий от железнодорожного транспорта выявлены как деформации (раскрытие трещин) в конструкциях здания, так и изменение амплитуд колебаний в грунтах основания.
Измерения влияния динамических воздействий и деформаций на близкорасположенные здания производилось системой ММТС-64.01 (рисунок 12), обеспечивающей сбор и измерение сигналов с тензодатчиков, термопар и термопреобразователей, установленных на объектах контроля, подвергае-
мых динамическим, прочностным и тепло-прочностным испытаниям конструкций, последующей обработки и регистрации измерительной информации средствами вычислительной техники.
Тензометрическая система ММТС-64.01 рассчитана на работу в условиях умеренного климата при температурах окружающего воздуха от плюс 10°С до плюс 35°С, относительной влажности воздуха до 80 % при температуре +25°С, атмосферном давлении от 84 кПа до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм. рт. ст.).
Рис. 12. Микропроцессорная многоканальная тензометрическая система ММТС-64.01
Уровень грунтовых вод на момент наблюдений составлял 2,5 м от поверхности.
Из журнала наблюдений за маякам выяснилось, что максимальное раскрытие трещин происходит в подвальной части здания и убывает на 1-ом и 2-ом этажах.
Замеры изменения амплитуды динамических колебаний при движении железнодорожного транспорта проводились по схеме приведенной на рисунке 13. Полученные результаты приведены на рисунках 14-19.
Рис. 13. Схема установки датчиков ниже уровня грунтовых вод
ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1-2 2007
Рис. 14
Рис. 15
Рис. 16
Рис. 17
Рис. 18
1,5 1
го ч:
> 0,5
0
-0,5 -1
Ростверк
7 13 19 25 31
49 55 61 67 7:
датчик №1 датчик №2
номер отсчета
га
0,04 0,02 0
-0,02 -0,04 -0,06
Ростверк
датчик № 1 датчик №2
номер отсчета
Рис. 19
При движении железнодорожного транспорта, в различных сочетаниях (пустой товарный поезд + электропоезд, груженый товарный поезд), амплитуда колебаний грунтов основания изменялась в 2-4 раза.
На втором этапе наблюдений (декабрь 2005 г.) влияния динамических воздействий от железнодорожного транспорта не выявлены. Деформации (раскрытие трещин) в маяках, установленных на конструкциях здания не зафиксировано, не зафиксировано и изменение амплитуд колебаний тензометрических датчиков, установленных на ростверке свайного фундамента.
Уровень грунтовых вод на момент наблюдений составлял 3,5 м-4,0 м от поверхности.
Для фиксации перемещения грунтов основания под влиянием динамических воздействий от движущегося железнодорожного транспорта в шурфах были установлены металлические марки в виде квадратно площадки с приваренной к ней арматурой заглубленной в грунт на 30 см (рис. 9). Перемещение грунтовых марок в процессе движения железнодо-
рожного транспорта не зафиксировано, т.е. сдвижения земной поверхности не происходит.
Датчик №1 и датчик №2 Установлены на ростверк под колонной на одном уровне, и на расстоянии 0,5 м. Данные с объекта принимались при прохождении груженого товарного поезда!
Превышения амплитуды от нулевого значения составило 0,02; что равно нулевому сбору данных при тарировке.
Нулевой сбор данных - тарировка. Превышение амплитуды от нулевого значения составило 0,02.
Значение датчика №1 от нуля до (+ -) единицы вызвано искусственным воздействием.
Значение датчика №2 от нуля до (+ -) единицы вызвано искусственным воздействием.
Датчик №1 и датчик №2 установлены на ростверк под колонной на одном уровне, и на расстоянии 0,5 м.
Данные с объекта принимались при прохождении пустого товарного поезда.
Превышения амплитуды от нулевого значения составило 0,02; что равно нулевому сбору данных при тарировке.
Проведенные исследования по выявлению причин появления и развития трещин в конструкциях здания Народного суда в городе Заринске позволили сделать следующие выводы:
1. Причинами появления трещин в конструкциях здания являются динамические колебания, вызванные движением железнодорожного транспорта на узловой станции города Заринска, расположенной в 175 м от сооружения.
2. Результаты выполненных натурных экспериментов показали, что влияние динамических колебаний от движущегося желез-
нодорожного транспорта носят сезонный характер и зависят от колебания уровня грунтовых вод. При максимальном уровне грунтовых вод (2-2,5 м от поверхности планировки, май-июнь) влияние динамических воздействий максимальное, при минимальном уровне грунтовых вод (3,5-4,0 м от поверхности планировки, февраль-март) влияние динамических воздействий на конструкции здания не зафиксировано.
3. Для уменьшения (исключения) влияния динамических воздействий от движущегося транспорта на конструкции здания необходимо понизить уровень грунтовых вод на 1,5-2,0 м под зданием.
Наиболее эффективным будет выполнение кольцевого дренажа вокруг здания.
