К вопросу об учете напряженно-деформированного состояния массива грунта

Рис.1. Расчетная схема. Вертикальные перемещения.

В расчетной схеме моделировалась работа фундаментной плиты на основании сложенном песчаными и пылевато-глинистыми грунтами. Было решено 6-ть задач. В первой задаче - нагрузка на фундаментную плиту передавалась сразу по всей длине, т.е. моделировался самый распространенный случай. Во второй задаче нагрузка прикладывалась к плите равномерно, но в 4-и этапа. И в последующих задачах нагрузка прикладывалась неравномерно (вначале в центре, потом на краях плиты), так же в 4-и этапа.

Проведенные расчеты показали различие в конечных деформациях плиты при полном загружении и поэтапном неравномерном загружении. Так же были получены напряжения в грунтовом массиве, которые подтвердили ранее сделанные выводы.

На данном этапе производится постановка задачи для трехмерной модели с учетом неравномерности загружения основания, а так же напряжений, вызванных работой распорной системы ограждения котлована.

Ярных Вячеслав Федорович

старший преподаватель кафедры МГрОиФ факультета ГСС МГСУ, ИЭВПС

К ВОПРОСУ ОБ УЧЕТЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГРУНТА

Современные тенденции в строительной отрасли диктуют новые правила. Крупные мегаполисы перестают разрастаться и занимать большую площадь за счет застройки прилегающих территорий - не позволяют, например, города-саттелиты. Решением проблемы роста городов остается только более эффективное использование тех земель, которые уже освоены. Нет возможности застраивать целые территории - будем застраивать точечные участки, нет возможности расти вширь - будем расти ввысь, попутно продолжая осваивать подземные пространства. В частности, в рам-

ках реализации программы «Новое кольцо Москвы» в столице проектируются, возводятся или готовятся к сдаче в эксплуатацию ряд уникальных объектов, среди которых общее число «высоток» будет около шестидесяти.

Отдельной проблемой приобретающей массовый характер становиться реконструкция зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки. Сложность работ по реконструкции обусловлена наличием на территории строительства существующих зданий и сооружений, зачастую в непосредственной близости от возводимого объекта. В данных условиях необходимо не только более внимательное отношение к процессу проектирования и возведения здания или сооружения, но и необходимо предусматривать дополнительные мероприятия направленные на защиту существующих строений от неблагоприятных воздействий как во время строительства, так и во время последующей эксплуатации проектируемого объекта. Причем, сохранность существующей застройки иногда выходит на первый план, благодаря исторической ценности объектов, и диктует специалистам применять в процессе проектирования и строительства такие технические и технологические решения, которые были бы направлены на сохранение подобных зданий и сооружений.

Над этим рядом проблем работают ведущие научно-исследовательские организации. Они корректируют и перерабатывают нормативно-техническую базу с учетом последних наработок и исследований, в том числе в области проектирования и строительства высотных зданий, освоения подземного пространства и учета влияния строительства на окружающую застройку. Дополняются территориальные московские нормы [1], [2], уточняются питерские нормы [3], получают свое развитие [5] старые нормы, готовится к выходу новая редакция МГСН 4.19 «Нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов». В свою очередь проектные организации все чаще сталкиваются с вопросами механики грунтов при проектировании подземных конструкций, в том числе и фундаментов зданий. Увеличение нагрузок на фундаменты и основания способствует вовлечению большей толщи массива грунтов. Учитывая тот факт, что под строительство берутся любые оставшиеся участки, зачастую с более сложными инженерно-геологическими условиями, возникает необходимость в более полном представлении сложившейся ситуации, которая может быть достигнута с помощью трехмерного моделирования не только конструкций зданий, но и массива грунта под ним.

Для проектировщиков-конструкторов, занятых расчетами трехмерных моделей зданий не является секретом следующий факт: в современных расчетных комплексах еще несколько лет назад единственным связующим звеном между проектируемым зданием и реальными инженерно-геологическими условиями конкретной строительной площадки являлся коэффициент постели при задании грунтов в виде упругого основания, например, с использованием винклеровской модели местных упругих деформаций. Использованием коэффициента постели и учитывали все то многообразие грунтовых условий под фундаментами, которое надо было учесть.

До определенного момента времени для снижения трудозатрат и ускорения процесса проектирования данный упрощенный подход к учету ин-

ВЕСТНИК

мгс

женерно-геологических условий площадки строительства и взаимодействию проектируемого здания с основанием был оправдан. Хотя для северной столицы, в которой инженерно-геологические условия на порядок сложнее, и где толщи слабых глинистых отложений достигают десяти и более метров, уже более 10 лет назад в 1996г. была введена 1-ая редакция территориальных строительных норм [3] обязывающая проектировщиков в ряде случаев учитывать совместную работу несущих конструкций зданий и сооружений с их основанием.

В последние годы, в расчетные программы, моделирующие трехмерные конструкции зданий для более точного учета грунтовых условий стали добавлять возможность задания основания в виде объемных элементов.

Рис. 1. Примеры задания грунтового основания в расчетных программах слева - модель Винклера, справа - массив грунта из объемных элементов.

Для объемных элементов стало возможным задавать дополнительные параметры, такие как модуль упругости, коэффициент Пуассона и плотность грунта. При этом решение об использовании в расчетных схемах таких объемных элементов, которые более точно учитывают взаимодействие оснований и фундаментов по сравнению с винклеровской моделью, для задания существующих грунтовых условий в трехмерной модели здания остается за проектировщиком.

И все-таки, несмотря на обилие моделей описывающих работу грунтов основания как в линейной стадии, так и в нелинейной, с учетом пластичности или без учета, с учетом напорной или безнапорной фильтрации или без фильтрации, для большинства инженеров-конструкторов работающих в проектных организациях работа массива грунта под зданием или сооружением остается «темной лошадкой».

В то же время остается без внимания проблема учета поэтапности возведения зданий и неравномерности загружения основания влияющие на изменение напряженно-деформированного состояния массива грунта уже на стадии строительства, что в свою очередь влияет на перераспределение усилий в конструкциях.

Из всего выше изложенного следует вывод о необходимости правильного учета напряженно-деформированного состояния в грунтах особенно в начальный период строительства, в том числе с учетом изменения НДС в зависимости от возможного неравномерного загружения грунтового массива. Учет изменения НДС грунтов позволит получить более полную картину работы здания, оптимально запроектировать конструкции, в том числе подземные и минимизировать проектные и строительные риски.

Список литературы

1. МГСН 2.07-01 (ТСН 50-304-2001) Основания, фундаменты и подземные сооружения. // М., 2003.

2. Пособие к МГСН 2.07-01 Обследование и мониторинг при строительстве и реконструкции зданий и подземных сооружений. // М., 2004.

3. ТСН 50-302-2004 Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. // С.-Пб., 2004.

4. МГСН 4.19-2005 Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве. // М., 2005.

5. МДС 50.1-2007 Проектирование и устройство оснований, фундаментов и подземных частей многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов. // М., 2007.

Соколова Наталья Леонидовна Студент 5-го курса факультета ГСС Брянская Юлия Вадимовна доцент, к.т.н.

МГСУ, ИЭВПС, факультета ГСС

УПРОЩЕННЫЙ МЕТОД ФИЛЬТРАЦИОННОГО РАСЧЕТА НЕСОВЕРШЕННЫХ КОЛОДЦЕВ И СКВАЖИН

Колодцы и скважины при фильтрационных расчетах принято называть «несовершенными» в тех случаях, когда они не достигают водоупора -слоя слабопроницаемого суглинка или глинистых грунтов. В этом случае приток к скважине или колодцу происходит как через боковую поверхность, так и через дно (рис. 1),что увеличивает общую приточность к

Рис. 1.