Деформационный критерий при совместных расчетах каменных конструкций и основания

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Статья посвящена выявлению наиболее адекватного деформационного критерия при расчете взаимодействия здания и основания. Представлен исторический экскурс, демонстрирующий, каким образом был принят критерий расчета фундаментов зданий по второй группе предельных состояний, который позволил ограничить развитие опасных деформаций каменной кладки зданий при взаимодействии с основанием предельными значениями абсолютной осадки и относительной неравномерности осадок. Показано, что предельные значения совместной деформации основания и сооружения современных отечественных и европейских норм для зданий из каменной кладки без армирования базируются на натурных наблюдениях, выполненных в середине прошлого века, а также на теоретическом рассмотрении и лабораторных испытаниях работы кирпичной балки на изгиб на податливом основании. Предельные значения осадок и их относительной неравномерности соответствуют началу образования трещин в кирпичной кладке стен. На современном уровне развития вычислительной техники, когда стали возможными совместные расчеты здания и основания, целесообразно вернуться к исходному деформационному критерию, а именно к критической деформации растяжения, характеризующей предел упругой работы кирпичной кладки до образования трещин. При рассмотрении здания и основания в единой расчетной схеме предельные осадки и их неравномерность оказываются вторичными по отношению к непосредственному критерию, определяющему начало трещинообразования. На практическом примере показано, как с помощью предложенного критерия можно оценить влияние на памятник архитектуры современных техногенных воздействий, связанных с устройством подземных сооружений во внутренних дворах при приспособлении объекта культурного наследия для современного использования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Шашкин

Институт «Геореконструкция»; Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vashashkin@pi-georeconstruction.ru

кандидат технических наук

Россия, 190005, г. Санкт-Петербург, Измайловский пр., 4; 190005, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, 4

Список литературы

  1. Burland J.D., Wroth C.P. Settlement of buildings and associated damage. State-of-the-Art Review. Proc. Conf. Settlement of Structures. Cambridge: Pentech Press. London. 1974, pp. 611–654.
  2. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Совместные расчеты системы «основание – здание». Труды конф. РОМГГиФ. М., 2007. Т. 2. С. 307–312.
  3. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Взаимодействие зданий и оснований // Геотехника. 2009. № 1. С. 6–19.
  4. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., Шашкин В.А. Основы совместных расчетов зданий и оснований. СПб.: Геореконструкция, 2014. 328 с. EDN: MXTDLR
  5. Polshin D.E. and Tokar R.A. Maximum allowable non-uniform settlement of structures. Proceedings 4th Int. Conference On Soil Mechanics and Foundation Engineering. Butterworth’s scientific: London, UK. 1957. Vol. 1, pp. 402–404.
  6. Васенин В.А., Шашкин А.Г. Вековые осадки зданий Санкт-Петербурга. CПб.: Геореконструкция, 2022. 440 с. EDN: JYCRQJ
  7. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных макропористых грунтах. М.: Стройиздат, 1979. 271 с.
  8. Егоров К.Е. Осадки фундаментов высотных зданий. В сб. статей «К расчету деформаций оснований». М.: НИИОСП, 2002. С. 125–143.
  9. Burland J.B., Broms B.B., De Mello V.F.B. Behaviour of Foundations and Structures. Ninth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Tokyo, Japan, 1977, pp. 495–546.
  10. Skempton A.W. and McDonald D.H. The allowable settlements of buildings. Proceedings Institution of Civil Engineers part III. 1956. Vol. 5 (No. 50), pp. 727–768. https://doi.org/10.1680/ipeds.1956.12202
  11. Bjerrum L. Allowable settlement of structures. Proceedings European conference on soil mechanics and foundation engineering, Wiesbaden. Deutsche Gesellschaft für Erd-und Grundbau e.V., 1963, 15–18 October. Vol. 3, pp. 135–137.
  12. Шашкин В.А. Накопленные деформации исторической застройки Санкт-Петербурга // Жилищное строительство. 2023. № 12. С. 32–45. EDN: CITCIO. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2023-12-32-45
  13. Бургиньоли А., Ямиолковский М., Виджиани К. Применение геотехники как компонента междисциплинарного подхода для сохранения исторических городов и памятников // Развитие городов и геотехническое строительство. 2010. № 1. С. 1–45.
  14. Шашкин А.Г., Богов С.Г. Использование технологии jet grouting при устройстве подземного объема в условиях слабых глинистых грунтов // Жилищное строительство. 2014. № 9. С. 27–33. EDN: SMVCNX
  15. Шашкин А.Г. Учет деформаций формоизменения при расчете оснований зданий и подземных сооружений // Жилищное строительство. 2011. № 7. С. 17–21. EDN: OITIQJ

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Результаты измерений относительной неравномерности осадок фундаментов на естественном основании для десяти кирпичных зданий (точками обозначены случаи, когда стены не имели трещин; крестиками – случаи наличия трещин в стенах), по Д.Е. Польшину, Р.А. Токарю [5]

Скачать (53KB)
3. Рис. 2. Испытание фрагмента кирпичной кладки, демонстрирующее образование трещины вследствие изгибных деформаций: в начале видимого трещинообразования величины деформации растяжения изменялись от 0,038% до примерно 0,06% [1]

Скачать (289KB)
4. Рис. 3. Сравнение между критериями начала видимого трещинообразования в прямоугольных балках и другими критериями повреждений при εcrit=0,075% (по Дж. Бёрланду [1]): 1 – диагональная предельная деформация растяжения; 2 – прогиб – нейтральная ось в середине, изгибающая предельная деформация растяжения; 3 – выгиб – нейтральная ось на нижнем конце, изгибающая предельная деформация растяжения

Скачать (86KB)
5. Рис. 4. Определения крена ω и относительного вращения (углового отклонения) β (по Дж. Бёрланду [1])

Скачать (54KB)
6. Рис. 5. Соотношения между Δ/L и L/H для зданий, показывающих разные степени повреждений для зданий с несущими стенами (по Дж. Бёрланду [1]): а – деформация прогиба, b – деформация выгиба (пронумерованные кривые относятся к теоретическим критериям, показанным на рис. 3; точки с номерами 4–14 – практические примеры развития трещин в зданиях по данным различных исследователей; кружками обозначены случаи отсутствия повреждений, точками – незначительных повреждений, крестиками – существенные повреждения)

Скачать (139KB)
7. Рис. 6. Зависимость относительной разности осадок ΔS/L от отношения длины строения к его высоте L/H для исторических зданий в центре Санкт-Петербурга

Скачать (152KB)
8. Рис. 7. Вид здания бывших казарм лейб-гвардии Павловского полка на Марсовом поле: а – современная фотография; b – конечно-элементная схема здания в программе FEM-models

Скачать (526KB)
9. Рис. 8. Инженерно-геологические условия территории, совмещенные с проектом котлована во дворе памятника архитектуры

Скачать (228KB)
10. Рис. 9. Продольный разрез здания

Скачать (98KB)
11. Рис. 10. Форма грунтоцементного массива, устроенного на глубинах 13–14,5 м

Скачать (259KB)
12. Рис. 11. «Поверочный» расчет последствий откопки котлована для объекта культурного наследия (изображен фрагмент плоской расчетной схемы)

Скачать (136KB)
13. Рис. 12. Изолинии дополнительных осадок грунтового основания от устройства подземных объемов во внутренних дворах (с учетом технологических осадок), м

Скачать (103KB)
14. Рис. 13. Результаты расчета дополнительных деформаций ε₁ в направлении действия главных напряжений σ₁ с указанием номеров фрагментов расчетной схемы

Скачать (206KB)
15. Рис. 14. Дополнительные деформации ε₁ в направлении действия главных напряжений σ₁: а –участок 1; b – участок 2; c – участок 3; d – участок 4 (номера фрагментов расчетной схемы указаны на рис. 13)

Скачать (796KB)

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025