Дослідження напружено-деформованого стану конструкцій будівлі при різних параметрах карстового провалу, їх захист. Закономірності розвитку зон розущільнення грунту довкола карстової порожнини, роль зміни коефіцієнта жорсткості основи в зоні розущільнення.
При низкой оригинальности работы "Конструктивні заходи захисту споруд на карстонебезпечних територіях", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Основною вимогою до будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних територіях, є забезпечення їх експлуатаційної придатності у разі утворення порожнини під фундаментом будівлі. Освоєння закарстованих територій викликає необхідність удосконалення відомих і розробки нових конструктивних рішень будівель і споруд, вивчення їх напружено-деформованого стану при карстопоявленні, а також визначення найбільш раціонального використання методу захисту будівель від карстопоявлення. Метою дослідження є розробка нових конструктивних заходів захисту будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних територіях, заснованих на принципі автоматичного регулювання положення конструкцій будівель і споруд, а також дослідження традиційних методів захисту будівель і споруд від карстовиявлення за рахунок визначення коефіцієнта жорсткості основи у зоні карстового провалу та дослідження необхідності урахування розущільнення ґрунту у зоні карстового провалу. Задачі досліджень: 1.Узагальнити основні відомості про виникнення і розвиток карстових явищ, а також розглянути види пошкоджень будівель і споруд від поверхневого карстопроявления. компютерно-обчислювальні методи для визначення геометричних параметрів кінематичної системи і для визначення напружено-деформованого стану конструкцій будівель і основи.В основі їх виникнення лежить хімічний процес розчинення гірської породи і геологічний процес її вилуговування, тобто розчинення з видаленням (винесенням) розчиненої речовини. Вони полягають у збільшенні жорсткості і міцності надфундаментної частини споруд за рахунок вживання залізобетонних і армованих поясів і горизонтальних монолітних діафрагм, у посиленні несучих елементів конструкцій, армованих обоймами і введення додаткових звязків в каркасних конструкціях. Тоді доцільно дослідити традиційні методи захисту будівель і споруд від карстовиявлення та визначити ефективність їх використання, визначити коефіцієнт жорсткості основи у зоні карстового провалу та дослідити необхідності урахування розущільнення ґрунту у зоні карстового провалу. Ці пристрої спрацьовують автоматично при деформуванні основи і утримують конструкцію в проектному стані (горизонтальному положенні) за рахунок взаємодії з непросідаючими конструкціями. Друга група пристроїв, для автоматичної компенсації деформацій основи, поділяється на дві підгрупи: а) пристрої, що автоматично утримують конструкції в проектному стані при деформації основи (рис.1,2);Досліджується напружено-деформований стан конструкцій будівель при різних діаметрах і місцях розташування карстового провалу, а також досліджується вплив нерівномірного осідання основи на особливості проектування конструкцій даної будівлі. У звязку з цим вона не вимагає підсилення при утворенні карстового провалу діаметром 3м, а також при утворенні порожнини діаметром 6м в кутку будівлі і по його зовнішньому периметру. Цього армування вистачає для сприйняття додаткових зусиль лише від карстового провалу діаметром 3 м, розташованого у кутку будівлі і у межах будівлі. Слід зазначити, що конструктивні заходи захисту, запроектовані для діаметра 6 м, є достатніми для сприйняття додаткових зусиль від карстового провалу діаметром 9 м. При захисті малоповерхової каркасної будівлі від дії карсту шляхом улаштування фундаментів у вигляді перехресних балок, які консольно виступають за межі будівлі на 0,7 діаметра провалу, досягається зниження витрати арматури у 2,4 рази у порівнянні із захистом цієї будівлі шляхом улаштування фундаментів у вигляді суцільної плити, що виступає за межі будівлі на 0,4 діаметра карстової порожнини.На основі проведеного теоретичного огляду встановлено, що основну небезпеку для будівництва на карстових територіях представляють провали, захист від яких вимагає вживання спеціальних методів проектування і розрахунків, а саме конструктивних заходів захисту або шляхом введення спеціальних пристроїв у каркас будівлі, які автоматично зберігають проектну відмітку конструкцій будівлі, що попали в зону просідання. 2.Розроблені і досліджені пристрої для компенсації нерівномірних деформацій основи, які основані на принципах автоматичного регулювання і принципово відрізняються від традиційних конструктивних методів захисту будівель і споруд від карстопроявлення. 3.Розроблена і експериментально перевірена методика розрахунку геометричних параметрів кінематичних систем, яка відображає новий підхід до проектування будівлі і споруд для територій, схильних до карстово-суфозійних процесів. 4.Дослідження напружено-деформованого стану системи "надземна частина - фундамент - основа" виконані з використанням розроблених розрахункових моделей за допомогою програмного комплексу ЛІРА. Дослідження впливу зони розущільнення основи довкола карстової порожнини показали, що при використанні карстозахисних фундаментів у вигляді перехресних балок витрата арматури на фундамент збільшується в 1,2 раза.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. На основі проведеного теоретичного огляду встановлено, що основну небезпеку для будівництва на карстових територіях представляють провали, захист від яких вимагає вживання спеціальних методів проектування і розрахунків, а саме конструктивних заходів захисту або шляхом введення спеціальних пристроїв у каркас будівлі, які автоматично зберігають проектну відмітку конструкцій будівлі, що попали в зону просідання.
2.Розроблені і досліджені пристрої для компенсації нерівномірних деформацій основи, які основані на принципах автоматичного регулювання і принципово відрізняються від традиційних конструктивних методів захисту будівель і споруд від карстопроявлення. Ці пристрої автоматично зберігають конструкції споруди у проектному стані або у горизонтальному положенні при нерівномірних деформаціях основи. Запропоновані кінематичні системи призначені для експериментального будівництва будівель на карстових територіях.
3.Розроблена і експериментально перевірена методика розрахунку геометричних параметрів кінематичних систем, яка відображає новий підхід до проектування будівлі і споруд для територій, схильних до карстово-суфозійних процесів. Експериментально встановлено, що при співвідношенні катетів 1:2,22 робочого трикутника такої системи забезпечується компенсація просідань фундаментів і колон з точністю до 5%.
4.Дослідження напружено-деформованого стану системи "надземна частина - фундамент - основа" виконані з використанням розроблених розрахункових моделей за допомогою програмного комплексу ЛІРА. У зазначених розрахункових моделях за модель основи рекомендується застосовувати модель змінного коефіцієнта жорсткості С.М. Клепикова, що враховує розущільнення грунту основи у карстового провалу і нульову отпірність грунту в зоні провалу.
5.Досліджені традиційні конструктивні заходи щодо захисту будівель і споруд від карстопроявления у вигляді фундаментних плит і перехресних балок-стінок. За результатами досліджень встановлено, що використання як карстозахисного заходу фундаменту у вигляді перехресний балок є найбільш економічним рішенням, повязаним з меншою витратою робочої арматури на конструкції фундаменту, ніж при використанні фундаменту у вигляді суцільної плити. При використанні фундаментів у вигляді перехресних балок досягається зниження витрати арматури в 2,4 раза в порівнянні із захистом цієї будівлі шляхом влаштування фундаментів у вигляді суцільної плити.
6.Досліджено вплив на конструкції будівлі геометричних параметрів карстового провалу, розташованого під фундаментом. Дослідження показали, що найбільш несприятливою дією карстового провалу є його розташування в центральній частині будівлі. У звязку з цим призначення конструктивних заходів захисту рекомендується приймати за зусиллями, що виникають при розташуванні карстової порожнини в центрі будівлі. Вплив глибини карстового провалу на коефіцієнт жорсткості основи залежить від форми карстової порожнини. Для порожнини конічної форми глибина карстового провалу не впливає на зміну коефіцієнта жорсткості основи в зоні провалу. Для порожнини циліндричної форми зміна відносної глибини провалу h/d (h - глибина провалу, d - діаметр карстової воронки) в діапазоні від 0,2 до 1,2 приводить до зменшення відносного коефіцієнта жорсткості основи в межах 0,09 - 0,1.
7.Розроблена і досліджена модель ґрунтової основи, ослабленої карстовою порожниною. Чисельними дослідженнями встановлено, що при проектуванні протикарстових заходів захисту необхідно враховувати зони розущільнення ґрунту в межах карстової порожнини. Розмір цих зон з достатнім наближенням можна приймати як половину діаметра карстової порожнини. Аналіз епюр тисків під підошвою фундаменту і епюр осідань фундаментних конструкцій показав, що коефіцієнт жорсткості основи в зонах розущільнення зменшується залежно від наближення до межі карстового провалу і може складати до 0,4 Czo, де Czo - коефіцієнт жорсткості непорушної основи. Дослідження впливу зони розущільнення основи довкола карстової порожнини показали, що при використанні карстозахисних фундаментів у вигляді перехресних балок витрата арматури на фундамент збільшується в 1,2 раза. Тому при проектуванні будівель і споруд на карстових територіях необхідно враховувати зменшення тримкості основи в зоні довкола карстових провалів.
8.Розроблені «Рекомендації по проектуванню будівель і споруд, що зводяться на карстових територіях». Результати досліджень упроваджені в 2011році при експериментальному проектуванні будівель і споруд комунальним підприємством «Швидкісний трамвай» у м. Кривий Ріг. Дані рекомендації містять пропозиції щодо визначення і оцінки карстонебезпечних територій, щодо вживання конструктивних рішень фундаментів будівель на закарстованих територіях, основні положення щодо розрахунку фундаментів на впливи у вигляді карстових провалів. Рекомендації ставлять своєю метою забезпечення стійкості будівель і споруд на закарстованих територіях.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦЇ
1. Петраков А.А. Пример использования интеллектуальной собственности в решении вопросов строительства на карстоопасных территориях /Петраков А.А., Бачурин А.Н., Виноградов В.Н., Кухарь А.В.// Современные проблемы строительства. Ежегодный научно-технический сборник. - Донецк: Донецкий ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ. - 2008. - С. 51-55. (Розроблено кінематичну систему для автоматичного захисту споруд від нерівномірних деформацій основи та визначено геометричні параметри кінематичної системи, при яких автоматично забезпечується компенсація просідань фундаментів і колон).
2. Кухарь А.В. Разработка устройств для автоматической компенсации локальных деформаций основания /Кухарь А.В.// Современные проблемы строительства. Ежегодный научно-технический сборник. - Донецк: Донецкий ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ. - 2010. - С.95-102.
3. Кухар Г.В. Експериментальні дослідження кінематичної системи, яка вводиться в каркас будівель і споруд, що проектуються на карстонебезпечних територіях /Кухар Г.В.// Вісник Львівського національного аграрного університету: архітектура і сільськогосподарське будівництво - Львів. - №11 - 2010. - С.84-89.
4. Петраков А.А. Исследование мероприятий по защите зданий и сооружений от карстопроявления /Петраков А.А., Кухарь А.В. // Современное промышленное и гражданское строительство. - Макеевка: ДОННАСА. - Т.6, Вип.2. - 2010. - С.62-68. (Наведена методика розрахунку напружно-деформованого стану конструктивних елементів будівель на карстонебезпечних територіях).
5. Петраков А.А. Определение коэффициента жесткости основания в зоне разуплотнения основания /Петраков А.А., Кухарь А.В.// Збірник наукових праць. Серія: «Галузеве машинобудування, будівництво». Вип. №3 (28), МІНОІН України, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. - Полтава: - 2010. - С.202 - 206. (Встановлено закономірності розвитку зон розущільнення грунту довкола карстової воронки і зміна коефіцієнта жорсткості основи в зоні розущільнення грунту).
6. А.В. Кухарь. Влияние разуплотнения грунта вокруг карстового провала на здания и сооружения, проектируемые в карстовых районах //Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури - Макіївка: ДОННАСА. - 2010 - 6(86) - С.26-30.
