CC BY
79
УДК 624.151:69.032.22
Д. А. Потёмкин, канд. техн. наук, доц., (812) 328-86-25, potyomkin@list.ru
(Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ)
В.Н. Очнев, канд. техн. наук, доц., (812) 328-86-25
(Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ)
ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ ФУНДАМЕНТОВ БЛИЗКОРАСПОЛОЖЕННЫХ РАЗНОТИПНЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Рассмотрены результаты моделирования взаимного влияния четырех секций многофункционального жилого комплекса при их поочередном строительстве.
Ключевые слова: смещения в грунтовом массиве, взаимное влияние, многофункциональный жилой комплекс.
При строительстве современных многофункциональных комплексов важной задачей является оценка взаимного влияния составляющих комплекс объектов.
Рассмотрим результаты оценки совместной работы свайных фундаментов четырех зданий различной этажности, расположенных в непосредственной близости одно от другого (рис. 1).
Грунтовый массив в районе строительства представлен пятью разнотипными слоями: насыпным грунтом, суглинками текучими, текучепла-стичными и пластичными, а также полутвердыми и твердыми глинами. Мощность грунтовых слоев составляет соответственно: ИГ1 - 2 м, ИГ2 -7 м, ИГ3 - 11 м, ИГ4 - 8 м, ИГ5 - 72 м (от кровли до нижней плоскости модели).
Свайные фундаменты многофункционального комплекса опираются на полутвердые глины, залегающие на глубине около 30 м (заглубление свай составляет около 3 м).
Рис. 1. Общий вид модели фундаментов секций многофункционального комплекса
Геометрические параметры фундаментов зданий многофункционального комплекса приняты по опалубочным планам ростверков и испол-
нительным схемам свайного поля.
Сваи сгруппированы в трех-, четырех- и пятисвайные кусты; часть свай (в местах расположения лифтовых шахт и лестничных пролетов) объединяется ленточным и плитным ростверками. Ростверки свайных кустов по периметру зданий в некоторых местах имеют жесткую связь в виде балок.
На рис. 1 представлен общий вид и взаимное расположение фундаментов секций комплекса. Секция 1 - фундамент имеет размеры в плане 50,4x19,8 м; нагрузка на сваи составляет от 130 до 205 т. Секция 2 - фундамент имеет размеры в плане 67,2x19,8 м; нагрузка на сваи составляет от 45 до 165 т. Секция 3 - фундамент имеет размеры в плане 33,6x19,8 м; нагрузки на сваи составляют от 70 до 160 т. Секция 4 - высотное здание башенного типа имеет размеры в плане 31,2x27,6 м (почти все сваи секции объединены ленточным ростверком); нагрузка на сваи составляет от 85 до 128 т.
Сваи и ростверки изготовлены из бетона класса В30; под всеми ростверками устроена подготовка из бетона класса В7,5 толщиной 100 мм; под балками-связями уложен пенополистирол (толщиной 150 мм). Сваи имеют длину 30 м и сечение 400x400 мм; общее количество свай - 621 штука.
Общие размеры вмещающего вышеуказанные объекты грунтового массива составляют 300x300 м в плане (по осям X и 7) и 70 м в глубину (по оси У). Общий вид модели представлен на рис. 2. Расчетные физико-механические характеристики материалов и грунтов приведены в таблице.
Расчетные характеристики материалов/грунтов
Расчетные значения
физико-механических характеристик
№ п/п Название материала/ грунта Модуль общей деформации, МПа Коэффициент Пуассона Плотность, кг/м3
1 Бетон подготовки фундамента (В7,5) 16000 0,20 2400
2 Бетон фундамента (В30) 30000 0,20 2500
3 Грунт ИГ1 (насыпной грунт) - 0,49 1600
4 Грунт ИГ2 (суглинки легкие текучие) 7,2 0,33 1920
5 Грунт ИГ3 (суглинки легкие текучепластичные) 9,4 0,32 1940
6 Грунт ИГ4 (супеси пылева-тые пластичные) 13,9 0,31 2160
7 Грунт ИГ5 (глины легкие полутвердые, твердые) 28,0 0,31 2020
Рис. 2. Общий вид модели грунтового массива, вмещающего рассматриваемые объекты
На рис. 2 представлено взаимное пространственное положение фундаментов секций многофункционального комплекса и объема грунта, извлекаемого при сооружении котлована под автостоянку закрытого типа. Численное моделирование процессов воздействия рассматриваемых объектов на грунты основания, а также взаимного влияния элементов наземного и заглубленного сооружений показало следующие результаты.
Рис. 3. Общий вид мульды сдвижения от строительства секции 1 многофункционального комплекса
Секция 1. Вертикальные смещения от строительства секции 1 многофункционального комплекса: максимальные смещения могут достигать 10...11 см (отдельно расположенные кусты свай), по периметру здания -до 6.7 см (от наиболее загруженных свай - 189.205 т). Опускающийся
под нагрузкой фундамент вызывает также горизонтальные смещения вовлекаемого в мульды грунта, которые могут достигать 1,5...2,0 см, при этом радиус мульды достигает 35,5 м.
Общий вид мульды сдвижения от строительства секции 1 дан на
рис. 3.
Секция 2. Строительство секции ведет к образованию второй мульды сдвижения, которая частично соединяется с первой - от строительства секции 1. Максимальные вертикальные смещения от строительства секции 2 могут достигать 10.11 см (центральные одиночные ростверки, по периметру здания - до 5.7 см). Радиус мульды сдвижения достигает 50.55 м. Следует обратить внимание на тот факт, что начинает происходить слияние мульд сдвижения и общая мульда приобретает седловидную форму. Оседание поверхности в зоне слияния может достигать 2,5.3,5 см.
Секция 3. Практически все сваи секции 3 объединены в одну систему ленточно-плитным ростверком. Максимальные вертикальные смещения могут достигать величины 7.9 см, по периметру здания - 4.6 см. Горизонтальные смещения грунта в сторону образующейся мульды (к оседающему зданию) могут составить 1.1,5 см.
Секция 4. Максимальные вертикальные смещения от строительства секции 4 могут составить 15.16,5 см; горизонтальные (в сторону здания) - до 2,5 см. Следует отметить, что секция 4 расположена практически в центре треугольника, образованного ранее рассмотренными секциями 1, 2 и 3. Мульда оседания от строительства секции 4 объединяет три ранее рассмотренные мульды в одну, при этом оседание поверхности в промежутках между зданиями может достигать значений 6,5.7,5 см.
Рис. 4. Общий вид мульды сдвижения от строительства четырех секций многофункционального комплекса
Конфигурация общей мульды сдвижения от последовательного
строительства четырех секций комплекса представлена на рис. 4. Максимальные смещения в мульде могут достигать 17,0 см.
Приведенные величины оседаний являются несколько завышенными, так как в расчетах не учтено влияние на смещения жесткой связи каркаса здания с фундаментом, которая «сглаживает» неравномерность оседаний по оси здания и уменьшает их общий уровень.
Следует отметить, что сваи всех четырех рассмотренных фундаментов работают как сваи-стойки, передающие вес здания на легкие полутвердые и твердые глины (см. таблицу, грунт ИГ5). Однако ввиду невысокой несущей способности грунтов имеет место относительно равномерное оседание секций комплекса, что следует учитывать при оценке зоны влияния каждой секции в отдельности и всего комплекса в целом.
D.A. Potyomkin, V.N. Ochnev
MUTUAL INFLUENCE OF THE BASES OF LOCATED POLYTYPIC HIGH-RISE BULIDINGS
Results of modeling mutual influence of four sections of a multipurpose housing estate are considered at their serial building.
Key words: soil's displacement, mutual influence, a multipurpose housing estate.
Получено 24.11.11
УДК 622.256.75
Д. А. Потёмкин, канд. техн. наук, доц., (812) 328-86-25, potyomkin@list.ru (Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ)
ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТНОГО РУДНОГО ЦЕЛИКА ПРИ СЛОЕВОЙ ОТРАБОТКЕ РУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КМА
Рассмотрены результаты моделирования изменения напряженно-деформированного состояния защитного рудного целика между покрывающей месторождение толщей пород и первым отрабатываемым слоем массива богатых железных руд одного из месторождений КМА.
Ключевые слова: слоевая система отработки, защитный целик, высоконапорные горизонты.
Для месторождений, характеризуемых сложными горногеологическими условиями залегания (большие глубины, покрывающая толща представлена обводненными четвертичными отложениями и т.п.), в качестве основной системы разработки зачастую рассматривают слоевую систему с закладкой выработанного пространства и оставлением защитного рудного целика между породной толщей и первым отрабатываемым слоем. Такая система позволяет сохранить водозащитные свойства покры-
