Оценка напряженно-деформированного состояния оснований зданий с гибкой конструктивной схемой при неравномерном напластовании грунтов

Введение. Одной из основных проблем при эксплуатации зданий и сооружений является вероятность их повреждения в результате неравномерных деформаций грунтового основания, спровоцированных различными природно-техногенными причинами. Для установления возможного характера и степени повреждений надземных конструкций необходимо рассчитывать величину относительной разности осадок основания под подошвой фундаментов. Осадка основания рассчитывается в пределах сжимаемой толщи с использованием величин удельного веса и модуля деформации грунта. Приращение осадки обуславливается приростом вертикальных напряжений в массиве и повышением деформируемости грунта при увеличении влажности. Целью исследования является установление зависимости величины относительной разности осадок от деформационных свойств грунтов при неравномерном залегании слоев для прогнозирования характера повреждения надземных конструкций.

Материалы и методы. Рассмотрен пример расчета деформаций основания в уровне подошвы отдельно стоящих фундаментов здания с гибкой конструктивной схемой. Применена модель напластования двух разнородных инженерно-геологических элементов с уклоном границы 1:4 и различающимися физико-механическими свойствами. Принято, что один из инженерно-геологических элементов обладает пригодными характеристиками для опирания на него фундаментов здания без предварительной инженерной подготовки. Другой инженерно-геологический элемент обладает значительно худшими параметрами. Расчеты произведены в соответствии с методикой определения осадки методом послойного суммирования.

Результаты исследования. Установлена закономерность в изменении величины прогнозируемой осадки от соотношения мощности залегания надежного и слабого грунта при неравномерном напластовании. Доказано, что разность между величиной удельного веса разнородных пластов в пределах 10 % никак не влияет на глубину сжимаемой толщи при расчете осадки методом послойного суммирования.

Обсуждение и заключения. Проведен анализ результатов расчета осадки основания равноудаленных друг от друга столбчатых фундаментов, предложено инженерное решение, обеспечивающее надежность по группам предельных состояний.

1. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии): 7-е изд., стер. Санкт-Петербург: Лань; 2022. 416 с. URL: https://e.lanbook.com/book/254639 (дата обращения: 14.07.2023).

2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. Москва: Архитектура-С; 2005. 168 с.

3. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Под общей ред. В.А. Ильичева и Р.А. Мангушева. Москва: Изд-во АСВ; 2014. 728 с.

4. Жур В.Н. Исследование влияния параметров инженерно-геологических элементов грунтовых оснований на величину осадки фундаментов. Научное обозрение. 2014;(9):859–863.

5. Прокопов А.Ю., Ткачева К.Э., Жур В.Н. Анализ причин неравномерных деформаций основания металлического резервуара. В: Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: материалы 11-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Под общей редакцией Р.А. Ковалева; 2015. С. 203.

6. Prokopov A, Zhur V, Medvedev A. Application of The Cartographic Method of Research for the Detection of the Dangerous Zones of Mining Industrial Territories. In: MATEC Web Conf. XXVII R-S-P Seminar, Theoretical Foundation of Civil Engineering (27RSP) (TFoCE 2018); 2018. 196 р.

7. Гридневский А.В. Комплексная оценка геологических опасностей территорий Ростовской области. Инженерный вестник Дона. 2013(3(26)). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1946 (дата обращения: 22.07.2023).

8. Коновалов П.А., Коновалов В.П. Основания и фундаменты реконструируемых зданий: Монография. М. Издательство Ассоциации строительных вузов; 2011. 384 с.

9. Прокопова М.В., Лукьянова Г.В. О возможных изменениях свойств грунтов при увеличении уровня подземных вод. В: «Строительство-2011»: материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т; 2011. С. 144–145.

10. Семененко А.И., Тимошенко М.С. Проблемы оценки геологического риска урбанизированных территорий. Инженерный вестник Дона. 2013(4(27)). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2204 (дата обращения: 04.07.2023).

11. Прокопов А.Ю., Прокопова М.В., Жур В.Н. Исследование свойств лессовых просадочных грунтов Восточного Донбасса. В: сборник научных трудов «Транспорт: наука, образование, производство. Том 2. Технические науки». Ростов-на-Дону: Рост. гос. ун-т путей сообщения; 2017. С. 354–358.