Эффект осадки фундаментов высотных зданий
В настоящее время в мире широко исследована модель фундамент-осно- вание-верхняя конструкция и выделены основные направления для создания рациональной конструкции. Однако задача очень сложная и не линейная, поэтому при проектировании точный расчет применяется редко.
С другой стороны, осадка фундаментов высотных зданий - это актуальная задача в строительстве. Собрано много материала для исследования данного эффекта. Осадка характеризует деформации высотных конструкций и фундаментов. Равномерная осадка не приводит к возникновению дополнительных внутренних сил в верхней части. Далее рассмотрены неравномерные осадки.
Расчет неравномерных осадок
При равномерной жесткости фундаментов под воздействием постоянных нагрузок в центре осадка больше, а по краям меньше. На основании опытных данных и собранных материалов по существующим зданиям для высотных конструкций возникают следующие смещения, показанные на рисунке.
Для решения задачи и нахождения осадки, как и при температурных воздействиях, применяется простой расчетный метод с решением дифференциального уравнения.
Проектные методы расчета осадки
- Ослабление постепенно изменяющегося сопротивления
При ограничении деформаций, возникающих в результате осадки опор, в элементах конструкций возникают дополнительные усилия. Под действием постоянной нагрузки деформации осадки нарастают медленно, включая постепенный рост постоянной нагрузки, консолидации грунтов, также нельзя игнорировать изменение прочности бетона. При упрощенном расчете для железобетонных конструкций внутренняя сила, возникающая в результате осадки опор, умножается на коэффициент ослабления 0,3. Для стальных конструкций ослабления сопротивления не происходит.
- Уменьшение жесткости
При расчете на постоянную нагрузку, горизонтальную нагрузку и действие несиловых факторов в железобетонных конструкциях высотных зданий необходимо учитывать трещинообразование в конструкциях. Для учета данного явления упругая жесткость железобетонных сечений умножается на 0,85, упругая жесткость стальных сечений не меняется.
- Сочетание нагрузок
Нагрузка от осадки в сочетании с другими находится по формуле:
где S - расчетное значение; γG, γT коэффициент надежности по нагрузке; SGK ~ нормативное значение усилий от силовых нагрузок; SGK - нормативное значение усилий, возникающих от осадки опор; ψs - коэффициент сочетаний, ψS = 0,8.
Коэффициент надежности
|
Нагрузка yG |
Термоэффект уТ |
|
|
Коэффициент надежности |
1,25 |
1,2 |
Мероприятия по уменьшению неравномерных осадок
- Неравномерные осадки приводят к возникновению большой продольной силы в вертикальных элементах (сжатие в крайних колоннах, растяжение в средних).
- Регулирование предельной осадки является главным мероприятием по уменьшению эффекта от неравномерных осадок.
- Воздействия неравномерных осадок необходимо тщательно анализировать для каждого объекта. Когда неравномерные осадки больше 1 см, необходимо рассчитывать эффект, оказываемый на конструкции, и тщательно проектировать армирование ригелей второго этажа.
- Необходимо проводить наблюдение за осадкой высотных конструкций, так как с одной стороны, можно исследовать напряженное состояние построенного объекта в любой момент, с другой - накапливать опытные данные для прогнозирования поведения зданий при строительстве новых объектов.