Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
ГУСАРЕНКО Сергей Павлович
ТЕХНОЛОГИЯ И УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРУЕМЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ
05.23.08 - Технология и организация строительства 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Ростов-на-Дону 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ростовский государственный строительный университет
Научный консультант: кандидат технических наук, доцент ЗОТОВ МИХАИЛ ВИТАЛЬЕВИЧ
Официальные оппоненты: директор комплексного научно-исследовательского института имени Х. И. Ибрагимова РАН доктор технических наук, профессор БАТАЕВ ДЕНА КАРИМ-СУЛТАНОВИЧ декан строительного факультета Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) доктор технических наук, профессор СКИБИН ГЕННАДИЙ МИХАЙЛОВИЧ
Ведущая организация: Новочеркасская государственная мелиоративная академия
Защита диссертации состоится л29 ноября 2012 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, Ростов-наДону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, главный корпус, ауд.232, тел/факс 8(863)227-73-78; 227-75-68;
E-mail: dis_sovet_rgsu@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета и на сайте www.rgsu.ru
Автореферат разослан л26 октября 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент А.В. Налимова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
.
Актуальность. Большую долю аварийного жилого фонда России составляют объекты, которые в процессе эксплуатации получили сверхнормативные неравномерные деформации грунтового основания.
Причины их возникновения могут зависеть как от объективных, так и от субъективных факторов - ошибки при инженерно-геологических и других изысканиях, ошибки при проектировании, строительстве, эксплуатации, влияние техногенных процессов и форс-мажорных обстоятельств. В результате нарушаются эксплуатационные характеристики объектов, а в случае превышении предельно допустимого уровня неравномерных деформаций здания могут быть признаны аварийными.
В настоящее время в практике восстановления эксплуатационной надежности накренившихся зданий нашли следующие способы корректировки их геометрического положения в пространстве:
- опускание здания или его части путем выбуривания грунта из-под подошвы фундамента или путем изменения прочностных и деформационных характеристик грунта основания;
- подъем и выравнивание зданий с помощью домкратов.
Способы, основанные на частичном преобразовании грунта основания, являются трудно прогнозируемыми и не подходят для зданий со свайными фундаментами, либо с мелиорированным основанием, а также весьма ограничены для применения в условиях плотной городской застройки.
Способ подъема и выравнивания с помощью гидродомкратных систем обладает высокой точностью, хорошо контролируем на всех этапах, применим для зданий любых конструктивных схем, а также для зданий с мелиорированным основанием и на свайных фундаментах. Именно он рекомендуется в действующих российских нормах в качестве мероприятия по уменьшению деформаций оснований и их влияния на здания.
Выравнивание здания или отдельных его частей всегда ведет к конструктивным изменениям в его фундаментно-подвальной части.
Фундаменты, конструкции которых рассчитаны и запроектированы так, что позволяют при необходимости осуществлять подъем и выравнивание здания, называют регулируемыми фундаментами.
Ввиду отсутствия в стране переселенческого фонда и недостаточного финансирования жилищных программ, способ подъема и выравнивания зданий на регулируемых фундаментах приобретает особую актуальность, так как способствует повышению надежности, позволяет восстанавливать проектное положение без отселения жителей и, по сути, дарит зданиям вторую жизнь, возвращая их в исправное состояние. При этом существенно экономятся бюджетные деньги, снижается количество аварийных объектов.
Совершенствование технологий устройства регулируемых фундаментов с целью оптимизации их параметров, разработка их новых высокотехнологичных и экономически эффективных конструкций, является важной актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка конструкций и технологий устройства регулируемых фундаментов железобетонных зданий с несущими стенами для их подъема и выравнивания с помощью гидродомкратных систем с плоскими домкратами.
Задачи исследования:
1. Анализ современных технологий повышения надежности и восстановления эксплуатационной пригодности зданий при их защите от неравномерных деформаций оснований, выявление их достоинств и недостатков.
2. Исследование конструктивно-технологических особенностей регулируемых фундаментов методами численного моделирования.
3. Разработка конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов возводимых железобетонных зданий с несущими стенами.
4. Экспериментальные исследования эффективности устройства регулируемых фундаментов эксплуатируемых железобетонных зданий с несущими стенами.
5. Разработка новых технологических и конструктивных решений регулируемых фундаментов эксплуатируемых железобетонных зданий с несущими стенами.
Объект и предмет исследования - аварийные крупнопанельные и монолитные железобетонные здания с несущими стенами, на которых проводились работы по подъему и выравниванию с использованием гидродомкратной системы с плоскими домкратами тороидального типа в гг.
Ростов-на-Дону, Волгодонск, Москва, Катовице (Польша).
Методы исследований. При решении поставленных задач использовались:
- численное моделирование методом конечных элементов;
- методы планирования натурного эксперимента;
- экспериментальные исследования на реальных объектах с применением электротензометрического метода;
- методы статистического анализа результатов;
- принципы технологии строительного производства.
Достоверность результатов - обоснована корректным использованием общепринятых математических и статистических методов, выполнением численных экспериментов и математического моделирования, практической реализацией разработанных технологических и конструктивных решений и подтверждена использованием сертифицированных программных комплексов и поверенного измерительного оборудования, зарегистрированного в государственном реестре средств измерений, соответствием результатов физического эксперимента данным численного моделирования, использованием стандартных правил выполнения измерений, результатами внедрения разработанных технологий производства работ по устройству регулируемых фундаментов, их конструкций и методов расчета.
Научная новизна работы:
- разработана система конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов для возводимых и эксплуатируемых железобетонных зданий с несущими стенами;
- впервые разработана и внедрена в практику строительства технология устройства регулируемого фундамента для эксплуатируемых монолитных железобетонных зданий с несущими стенами, позволяющая переводить здание на домкратные опоры без дополнительных осадок;
- теоретические и экспериментальные исследования эффективности технологических процессов устройства регулируемых фундаментов, позволили внести ряд дополнений в существующие методики численного моделирования поведения зданий на регулируемых фундаментах;
- предложена новая технология устройства регулируемого фундамента с монолитными железобетонными поясами усиления, позволяющая снижать напряжения в несущих конструкциях здания на 30% эффективнее, что подтверждается экспериментальными результатами и данными численного моделирования.
Новизна предлагаемых технологических и конструктивных решений защищена патентами на изобретения и полезные модели №86961 U1 от 05.05.2010, №2426837 C1 от 05.03.2010, №92669 U1 от 16.11.2009, №840U1 от 10.03.2009 и № 99790 U1 от 21.06.2010.
Практическая ценность:
- разработан технологический регламент на устройство регулируемых фундаментов эксплуатируемых железобетонных зданий с несущими стенами;
- при проведении работ по выравниванию эксплуатируемых железобетонных зданий со сверхнормативными кренами применение разработанных конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов позволяет восстановить проектное положение с меньшими затратами;
- разработанные конструктивно-технологические решения регулируемых фундаментов для возводимых железобетонных зданий при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях и на подрабатываемых территориях позволяют повысить надежность зданий и могут быть использованы в качестве превентивных мер по их защите от неравномерных деформаций.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований и практические рекомендации внедрены:
- при проектировании регулируемых фундаментов для 5-ти эксплуатируемых 10-ти этажных зданий в г. Катовице (Польша), ул. Войчека 5;
- при устранении сверхнормативного крена 12-ти этажного здания в г.
Москве, ул. Сущевский вал, д. 16, стр. 3;
- при устранении сверхнормативного крена 16-ти этажного здания в г.
Ростове-на-Дону;
- при устранении сверхнормативного крена 5-ти этажного крупнопанельного здания 96 серии в г. Волгодонске, ул. Мира 53-2;
- в практической деятельности ООО НПФ Интербиотех при выполнении и реализации проектов устройства регулируемых фундаментов в зданиях со сверхнормативными неравномерными деформациями оснований.
Апробация диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались на:
- международной конференции ГЕОТЕХНИКА: научные и прикладные аспекты решения геотехнических задач в условиях нового строительства или реконструкции (Санкт-Петербург, 2009);
- международных научно-практических конференциях Строительство 2009Е2011 (Ростов-на-Дону, 2009Е2011);
- IV Международной научно-технической конференции Наука, техника и технология XXI века (Нальчик, 2009);
- международной научно-практической конференции Малоэтажное строительство в рамках Национального проекта Доступное и комфортное жильё гражданам России (Волгоград, 2009);
- международной конференции по геотехнике Актуальные вопросы инженерной геологии, механики грунтов и фундаментостроения, (СанктПетербург, 2010 г);
- научно-практической конференции, посвященная памяти профессоров Ю.Н. Мурзенко и А.П. Пшеничкина (Новочеркасск, 2010).
За разработку и внедрение конструкций регулируемых фундаментов, а также технологий по подъему и выравниванию зданий и сооружений решением президиума РОМГГИФ автор был удостоен диплома им.
профессора С.Б. Ухова (Москва, 2010).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 работах, включая 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК и 5 патентов на изобретения и полезные модели.
ичный вклад автора состоит в разработке новых технологических и конструктивных решений регулируемых фундаментов железобетонных зданий с несущими стенами, в выборе направления исследований, постановке задач и личном проведении натурных экспериментов, выполнении обработки и интерпретации результатов, разработке расчетных схем и способов их оптимизации, разработке технологических схем.
На защиту выносятся:
1. Конструктивно-технологические решения регулируемых фундаментов возводимых зданий;
2. Конструктивно-технологические решения регулируемых фундаментов эксплуатируемых зданий;
3. Результаты численного моделирования;
4. Результаты экспериментальных исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений, содержит 120 страниц машинописного текста, 51 рисунок, 2 таблицы, 35 страниц приложений и библиографический список из 120 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность совершенствования конструкций и технологий устройства регулируемых фундаментов, формулируется цель и задачи исследования, его научная новизна и практическая ценность.
В первой главе изложен обзор и проведен анализ современных технологий повышения надежности и восстановления эксплуатационной пригодности зданий при их защите от неравномерных деформаций оснований.
При проектировании строительных объектов в сложных инженерно геологических условиях и на подрабатываемых территориях необходимо предусматривать меры, обеспечивающие требуемые эксплуатационные качества, ремонтопригодность и долговечность зданий. Это достигается либо путем создания надежного основания, исключающего появление недопустимых деформаций, либо применением специальных конструкций, приспособленных к повышенным неравномерным деформациям.
Практика подъема и передвижки зданий в СССР и России, начатая Генделем Э.М., получила свое развитие при строительстве Московского метрополитена в 1933 г., при выравнивании одиннадцати 4-5-этажных бескаркасных зданий в Донецком угольном бассейне в 1960Е68гг. В это же время в НИИСК Госстроя СССР были усовершенствованы метод выравнивания зданий и домкратное оборудование на основе плоских домкратов. В Донецком угольном бассейне было построено около 1бескаркасных зданий, приспособленных к выравниванию домкратными системами. В 1985 году в г. Волгодонске было осуществлено выравнивание четырех блок-секций 9-этажного кирпичного дома. В конце 80-х годов благодаря работам С.Н. Клепикова этот метод подъема здания плоскими домкратами нашел отражение в СНиП.
С 1993 по 2011 гг. фирмой Интербиотех было выровнено более зданий в нашей стране и за рубежом. В 2009 г. при участии автора впервые в практике был выровнен 16-этажный монолитный железобетонный жилой дом.
Однако применение этого метода требует внесения конструктивных изменений в фундаментно-подвальной части зданий. Эти изменения, вносимые при проектировании, либо на стадии эксплуатации объектов, переводят традиционные фундаменты в регулируемые, позволяющие изменять геометрическое положение здания в пространстве.
Впервые выражение регулируемые фундаменты было упомянуто в письме Госстроя РСФСР (№ 08-187 от 09.06.1986г.), которым Волгодонскому филиалу ГИПРОГОР, совместно с НИИСК Госстроя СССР (г. Киев), разрешалось применить их при привязке 5-ти этажного крупнопанельного жилого дома №379а в квартале В-О г. Волгодонска вместо обычных.
Технология устройства регулируемого фундамента предполагает размещение гидравлических домкратов в цокольно-подвальной части здания с определенным шагом и на определенной высоте от подошвы фундамента.
Метод подъема и выравнивания широко распространен и прошел серьезную экспериментальную проверку как в нашей стране, так и за рубежом. Исследованиями в этой области занимались Гендель Э.М., Клепиков С.Н., Сорочан Е.А., Зотов В.Д., Зотов М.В., Пимшин Ю.И., Болотов Ю.К., Панасюк Л.Н. Но, несмотря на все достижения в этой области, вопросы технологии и устройства регулируемых фундаментов остаются недостаточно изученными.
В результате анализа литературных источников уточнены задачи исследования, а также выявлены основные факторы, сдерживающие более широкое применение данной технологии в современной практике строительства.
Во второй главе автор производит выбор базовой гидродомкратной системы с плоскими домкратами, под которую он разрабатывает технологию и конструкции регулируемых фундаментов.
Разрабатываются рекомендации по проектированию регулируемых фундаментов, включающие в себя:
- определение количества домкратов, необходимого для выравнивания здания;
- определение мест расстановки домкратов;
- проектирование линии отрыва.
Для определения минимально необходимого количества домкратов, предлагается использовать аналитическую зависимость:
n / Fj N=, (1) qi j in где N - необходимое минимальное количество домкратов; - qi iрасчетное сочетание нагрузок в уровне линии отрыва; Fj - принятая грузоподъемность домкрата, определяемая по результатам испытания партии домкратов; - коэффициент, учитывающий снижение грузоподъемности j домкрата по мере увеличения количества отработанных им циклов раздутиясжатия, принимается равным 1 для партии, состоящей из новых домкратов.
Производится усовершенствование методики расчета зданий с регулируемыми фундаментами, разработанной Клепиковым С.Н. в НИИСК Госстроя СССР численными методами. Целью расчета, рассматриваемой методики, являлось определение нагрузок, передаваемых домкратами на конструкции при выравнивания объектов, определение усилий и напряжений в опорной и поднимаемой частях здания, определение и расчет необходимых конструкций усиления, обеспечение прочности, надежности работы конструкций здания или сооружения в период выравнивания.
Анализ показал, что существующая методика не позволяет учитывать особенности технологии устройства регулируемых фундаментов, связанные с последовательностью производства работ по монтажу конструкций усиления, прорезке домкратных проемов, монтажу и поджиму гидродомкратной системы, отрыву здания от фундамента и выравниванию.
Методика рассматривает работу распределительных железобетонных поясов на плоских расчетных моделях, хотя для оценки пространственной жесткости конструкций регулируемого фундамента необходима пространственная модель здания. Нагрузка от домкратов, переданная на распределительные пояса, принимается равномерно распределенной по длине, хотя более корректно принимать нагрузку в виде сосредоточенной или равномерно распределенной на величину равную диаметру домкрата. Так же в методике нет разделения на регулируемые фундаменты возводимых и эксплуатируемых зданий.
В связи с этим, предложен ряд дополнений в указанную методику, позволивших смоделировать работу регулируемого фундамента более приближенной к реальной, и пригодных для использования в инженерной практике расчета с помощью программных комплексов.
В общем случае, на первом этапе моделируют пространственную пластинчато-стержневую модель здания на упругом основании с учетом существующего крена, учитываемого путем изменения коэффициента постели основания, и выполняют расчет на эксплуатационные нагрузки.
После того как была создана модель и введены исходные данные по нагрузкам и жесткостным характеристикам материалов конструкций выполняют расчет здания в стадии эксплуатации. По его результатам определяют наиболее напряжённые участки конструкций, производят первичную расстановку домкратов. Домкратные опоры рекомендуется моделировать стержневыми конечными элементами.
При отрыве здания от фундамента происходит изменение расчетной схемы. Для учета этого в расчетную схему вводятся дополнительные одноузловые конечные элементы, работающие только на сжатие. Такие элементы вводят в узлах пластинчатых конечных элементов по всему периметру модели здания в местах, где запланирована линия отрыва. Так учитывается конструктивная нелинейность в момент отрыва здания от фундамента.
Для учета технологии устройства регулируемого фундамента моделируют процесс возведения конструкций, который реализован в специализированном процессоре МОНТАЖ+ в составе ПК ЛИРА, а также в некоторых других специализированных расчетных комплексах.
После того как были сформированы этапы возведения, выполняют расчет здания с регулируемым фундаментом. Из расчета определяют наиболее неблагоприятная комбинация усилий M, N, по которым производят окончательное армирование конструкций усиления, напряженнодеформированное состояние конструкций здания в целом, а также появляется информация о работе конструкций регулируемого фундамента Данная методика наиболее приближена к реальной работе конструкций здания с регулируемым фундаментом. Она позволяет производить расчет системы лоснование - фундамент - домкратный узел - надземные конструкции в пространственной постановке с учетом физической и конструктивной нелинейности и создать единую расчетную модель, учитывающую технологию производства работ по устройству регулируемого фундамента.
Приведены результаты численного моделирования и натурного эксперимента с изучением влияния технологического процесса на усилия, возникающие в конструкциях регулируемого фундамента.
Известна технология устройства регулируемого фундамента с монолитными железобетонными поясами усиления для эксплуатируемых зданий с несущими стенами. Для оптимизации параметров данного типа регулируемых фундаментов предлагается изменить технологическую последовательность его устройства и производить монтаж элементов усиления не до прорезки домкратных проемов, а после нее (рисунок 1).
Изменение последовательности производства строительно-монтажных работ не влияет на сроки строительства и затраты труда. Повышение эффективности планируется за счет снижения уровня напряжений в несущих конструкциях здания на регулируемом фундаменте. Для подтверждения данного предложения автором были проведены численные исследования НДС конструкций регулируемого фундамента с учетом положений сформулированных выше.
Рисунок 1 - Предлагаемая и существующая технологическая схема устройства регулируемых фундаментов эксплуатируемых зданий Численные исследования проводились методом конечных элементов на сертифицированном программном комплексе Lira 9.4. Они носили прикладной характер и проводились при разработке проекта регулируемого фундамента, который применялся для выравнивания монолитного 16-ти этажного жилого дома в г. Ростове-на-Дону в 2009г.
Для этого объекта проектом предусматривался регулируемый фундамент с монолитными железобетонными поясами усиления по верху домкратных проемов и накладными железобетонными тумбами по низу.
В процессе исследования было рассмотрено три возможных варианта его устройства: в первом - пояс монтируется до прорезки домкратных проемов, во втором - монтаж осуществляется после прорезки домкратных проемов, в третьем - пояс не устраивается.
Экспериментальные исследования проводились на всех этапах работ по подъему и выравниванию здания. Эксперимент проводился электротензометрическим методом, в качестве измерительной аппаратуры использовался усилитель измерительный многоканальный DC-204 R.
Область применения - прецизионные измерения, измерения деформаций и напряжений материалов и конструкций, автоматизация исследовательских и технологических процессов.
Проведение натурного эксперимента состояло из следующих этапов:
снятие нулевых отсчетов, снятие отсчетов после прорезки домкратных проемов, после подъема здания.
После снятия показаний данные обрабатывались по тарировочным зависимостям, полученным при испытании образцов бетонных призм.
Таблица № После прорезки При постановке здания При постановке здания конт. проемов, кН/см2 на домкраты по стене с на домкраты по стене без точек поясом, кН/см2 пояса, кН/смэксп расч , эксп расч , % эксп расч , % % 1,4 0,445 0,40 11 0,03 0,025 20 0,04 0,035 2,3 0,45 0,43 5 0,035 0,03 17 0,03 0,04 5, 10 0,415 0,39 6 0,24 0,26 8 0,13 0,12 6, 9 0,425 0,39 9 0,245 0,27 9 0,145 0,13 7, 8 0,145 0,16 9 0,33 0,30 10 0,615 0,56 11, 16 0,385 0,35 10 0,24 0,27 11 0,26 0,24 12, 15 0,38 0,34 11 0,27 0,26 4 0,305 0,28 13, 14 0,245 0,25 2 0,39 0,36 8 0,425 0,39 Основные результаты по измеренным напряжениям сравнивались с результатами численного моделирования (таблица 1).
Номера точек соответствуют схеме наклейки датчиков, представленной на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема наклейки тензорезисторов на стену здания В результате были получены изополя напряжений по трем рассмотренным вариантам, возникающих в несущих конструкциях фундаментно-подвальной части здания, а также усилия в конструкциях усиления на основных этапах устройства регулируемого фундамента.
32при постановке без пояса 2при постановке с поясом 1(перед прорезкой) при постановке с поясом 1(после прорезки) над проемом между сбоку от между проемами проема проемами в уровне пояса Рисунок 3 - Процентное соотношение напряжений в характерных точках для трех расчетных схем регулируемого фундамента Как видно из рисунка 3, наиболее эффективно снижать напряжения в конструкциях стен позволяет применение варианта предложенной технологии, по которому железобетонный пояс устраивается после прорезки домкратных проемов. Это позволяет на 30% эффективнее снижать максимальные напряжения, возникающие при подъеме здания на контакте домкратных узлов с конструкциями.
Полученные новые экспериментальные данные о напряженнодеформированном состоянии конструкций регулируемого фундамента на основных этапах подъема и выравнивания с помощью гидродомкратной системы с плоскими домкратами, подтвердили результаты численного моделирования. Корреляция результатов, полученных экспериментальным путем и по расчету, составила 5-10 %.
В третьей главе разработана серия технологических и конструктивных решений регулируемых фундаментов для возводимых и эксплуатируемых железобетонных зданий (рисунок 4).
Регулируемые фундаменты Вновь Эксплуатируемые возводимые здания здания гибкая к.с. жесткая к.с. гибкая к.с. жесткая к.с.
здания здания здания здания Р.Ф. с двумя Р.Ф. с ж.б. Р.Ф. с Р.Ф. с ж.б. поясами поясом монолитными металлическими переменного ж.б. поясами опорными сечения усиления столиками Р.Ф. с Р.Ф. щелевой металлически ми поясами усиления Рисунок 4 - Структурная схема разработанных технологических решений регулируемых фундаментов железобетонных зданий с несущими стенами Разработана система эффективных конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов для возводимых железобетонных зданий с несущими стенами, которая позволяет применять регулируемые фундаменты для зданий, как жесткой, так и гибкой конструктивной схем.
Разработанные решения позволяют осуществлять нормальную эксплуатацию объекта строительства, а в случае возникновения аварийных ситуаций, вызванных проявлением неравномерных деформаций основания, без дополнительных затрат на усиление и устройство домкратных проемов при помощи гидродомкратной системы произвести работы по выравниванию здания. Такое решение, в сравнении с устройством регулируемых фундаментов на стадии эксплуатации, позволяет снизить затраты на СМР в 7-15 раз (в зависимости от конструктивной схемы здания). Так для зданий с гибкой конструктивной схемой автор предлагает использовать регулируемый фундамент с двумя ж.б. поясами (рисунок 5).
Рисунок 5 - Регулируемый фундамент с двумя поясами и распределительными элементами (штампами), где 1 - фундаментная лента; 2 - фундаментные блоки;
3 - нижний ж.б. пояс; 4 - верхний ж.б. пояс; 5 - домкратный проем;
6 - распределительный элемент (штамп); 7 - изоляционный материал;
8 - кирпичная кладка Разработана система эффективных конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов для эксплуатируемых железобетонных зданий с несущими стенами, которая позволяет применять регулируемые фундаменты для зданий, как жесткой, так и гибкой конструктивной схемы.
Разработанные решения обеспечивают целостность конструкций и неизменность внутренней геометрии здания, как при производстве работ по устройству регулируемых фундаментов, так и при выравнивании здания.
Разработанная технология позволяет вести работы без отселения жителей.
В составе системы технологических и конструктивных решений регулируемых фундаментов эксплуатируемых зданий разработана конструкция Щелевого регулируемого фундамента. Технология устройства этого фундамента позволяют избежать прорезки домкратных проемов, что ведет к снижению затрат на производство работ в 5,9 раза (рисунок 6).
Рисунок 6 - Щелевой регулируемый фундамент В четвертой главе по результатам проведенных исследований разработана эффективная технологическая схема устройства регулируемого фундамента с монолитными ж.б. поясами усиления (рисунок 7).
Технология устройства Р.Ф.
Основные виды работ Вспомогательные СМР Очистка подвала от Прорезка мусора домкрат.проемов Подготовка Разметка мест прорезки поверхностей стен Отбивка штукатурного Сверление отв. в углах слоя проема Насечка поверхностей Завод каната в стен отверстия Обеспыливание Вып-е горизонт. (верт.) поверхностей реза (горизонтального либо вертикального) Перенос и (или) Перевод направляющих демонтаж инженерных роликов в верт.
сетей.
Отрывка траншеи Переход к след.проему вокруг здания уровня Подготовка здания к Монтаж арм. каркаса подъему Остановка лифтов Монтаж мет.сквозных шпилек Уст. гибких вставок на Монтаж арм. каркаса инж. сети Отключение Установка газопровода дерев.опалубки Восстановительные Бетонирование констр.
работы усиления Восстановление Монтаж домкратной инженерных сетей системы Обратная засыпка, восст. Отрезка здания от отмостки фундамента Подъем и выравнивание Технология подъема и здания выравнивания Восстановление связей Бетонирование зазоров Рисунок 7 - Технологическая схема устройства регулируемых фундаментов монолитных ж.б. зданий Впервые разработана и внедрена в практику технология устройства регулируемого фундамента для эксплуатируемых монолитных железобетонных зданий с несущими стенами, позволяющая переводить здание с монолитными стенами на домкратные опоры без дополнительных осадок. Особенность технологии заключается в том, что если здание выполнено из монолитного железобетона, линию отрыва приходится формировать механическим способом с помощью спецтехники путем отрезки поднимаемой части здания от опорной. В результате прорезки междомкратных участков образуется зазор в 10-12 мм (в зависимости от диаметра режущего каната). Формирование линии отрыва путем поэтапной прорезки междомкратных участков может привести к неравномерным оседаниям поднимаемой части здания и как следствие - к возникновению дополнительных напряжений. Неравномерность оседания может быть вызвана различными нагрузками на домкраты, различным уплотнением песка в песочнице, перераспределением усилий в процессе отрезки здания.
Для исключения вертикальных перемещений здания при его постепенной отрезке необходимо обеспечить переопирание конструкций на домкратные опоры при освобождении вертикальных связей на междомкратных участках. В ходе проведенных лабораторных испытаний домкратных узлов было установлено, что для достижения минимальных перемещений на этапе формирования линии отрыва необходимо выполнять дополнительное уплотнение песка в разгрузочных устройствах поочередным обжатием домкратов давлениями, превышающими расчетные на 20%, с дальнейшим сбросом до 80% от расчетного давления при подъеме.
В пятой главе приводятся результаты сравнительного анализа экономической эффективности, разработанных технологических решений, по критерию трудозатрат (рисунок 8). Представлены результаты внедрения основных положений разработанных в диссертации.
Рисунок 8 - Затраты труда на СМР приведенные на 1 домкратный узел.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Разработана система эффективных конструктивно-технологических решений регулируемых фундаментов для возводимых железобетонных зданий с несущими стенами. Разработанные решения позволяют осуществлять нормальную эксплуатацию объекта строительства, а в случае возникновения аварийных ситуаций, вызванных проявлением неравномерных деформаций основания, без дополнительных затрат на усиление и устройство домкратных проемов при помощи гидродомкратной системы произвести работы по выравниванию здания. Такое решение, в сравнении с устройством регулируемых фундаментов на стадии эксплуатации, позволяет снизить затраты на СМР в 7Е15 раз (в зависимости от конструктивной схемы здания).
2. Впервые разработана и внедрена в практику технология устройства регулируемого фундамента для эксплуатируемых монолитных железобетонных зданий с несущими стенами, позволяющая переводить здание с монолитными стенами на домкратные опоры без дополнительных осадок.
3. Разработана новая высокоэффективная технологическая схема устройства регулируемого фундамента эксплуатируемого железобетонного здания с несущими стенами. По результатам исследований эффективность использования конструкций усиления повышается на 30%.
4. Данные, полученные по результатам теоретических и экспериментальных исследований эффективности технологических процессов устройства регулируемых фундаментов, позволили внести ряд дополнений в существующие методики численного моделирования поведения зданий на регулируемых фундаментах.
5. Получены данные сравнительного анализа экономической эффективности, разработанных конструктивных решений регулируемых фундаментов, по критерию трудозатрат.
Основные положения диссертации опубликованы в 15 работах:
- в 3 изданиях, рекомендованных ВАК:
1.Гусаренко С.П., Скибин М.Г., Зотов А.М. Регулируемые фундаменты // Вестник гражданских инженеров. - 2009. - №2. - С.139-141.
2. Зотов М.В., Гусаренко С.П. Исследование работы регулируемых фундаментов монолитных железобетонных зданий // Вестник гражданских инженеров. - 2010. - №4. - С.73-77.
3. Зотов М.В., Гусаренко С.П., Скибин М.Г. Регулируемые фундаменты монолитных железобетонных зданий при их выравнивании // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2010. - №2. - С.19-21.
- в 5 патентах РФ:
4. Патент на изобретение № 2426837 C1 от 20.08.2011 Способ выравнивания монолитных железобетонных сооружений 5. Патент на полезную модель № 86961 U1 от 20.09.20Регулируемый фундамент эксплуатируемого крупнопанельного здания 6. Патент на полезную модель № 92669 U1 от 27.03.20Регулируемый фундамент эксплуатируемого крупнопанельного здания 7. Патент на полезную модель № 84029 U1 от 27.06.20Регулируемый фундамент для крупнопанельных зданий 8. Патент на полезную модель № 99790 U1 от 27.11.20Регулируемый фундамент с переменной жесткостью опорной части - в 7 других изданиях:
9. Зотов М.В., Гусаренко С.П. Регулируемые фундаменты крупнопанельных зданий: материалы Юбилейной международной научнопрактической конференции Строительство 2009. - Ростов н/Д: РГСУ, 2009.
- С.170-171.
10. Зотов М.В., Гусаренко С.П. Технологические особенности формирования линии отрыва при подъеме и выравнивании монолитных железобетонных зданий // Актуальные проблемы фундаментостроения на юге России : материалы Российской науч.-практ. конф., посвященной памяти профессоров Ю.Н. Мурзенко и А.П. Пшеничкина. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. - С.50-53.
11. Зотов М.В., Гусаренко С.П., Скибин М.Г. Подъем памятника культурного наследия в Москве с помощью домкратов // Малоэтажное строительство в рамках Национального проекта Доступное и комфортное жильё гражданам России: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград : ВоГАСУ, 2009. - С.175-178.
12. Зотов М.В., Гусаренко С.П., Скибин М.Г. Проектирование регулируемых фундаментов // Наука, техника и технология ХХI века:
материалы IV Международной научно-технической конференции. - г.Нальчик, 2009. - С.337-341.
13. Скибин М.Г., Гусаренко С.П., Зотов А.М., Особенности изменения напряжений в конструкциях зданий при устройстве в них регулируемых фундаментов. Межвузовский тематический сборник трудов: Научнопрактические и теоретические проблемы геотехники. Том 1. г.СанктПетербург, 2009г. - С.108-113.
14. Гусаренко С.П. Оптимизация технологических процессов и параметров регулируемого фундамента по средствам компьютерного моделирования: материалы Международной научно-практической конференции Строительство 2011. - Ростов-н/Д:РГСУ, 2011. - С. 234-235.
15. Гусаренко С.П., Зотов А.М., Скибин М.Г. Регулируемые фундаменты кирпичных зданий. Межвузовский тематический сборник трудов: Научно-практические и теоретические проблемы геотехники. Том 1. г.
Санкт-Петербург, 2009г. - С.113-117.
Подписано в печать26.10.12. Формат 60х84 1/16.
Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,3.Тираж 120 экз. Заказ 544.
Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета 344002, г.Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 1
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям