Подрабатываемые территории как фактор влияющий на усилия в железобетонных элементах каркасного здания

Abstract

RU: Цель. Исследовать влияние податливости основания на распределение дополнительных усилий в железобетонных элементах каркасного здания от деформаций земной поверхности на подрабатываемых территориях. Применение железобетона практически во всех областях строительства приняло огромный масштаб. Это объясняется его долговечностью, возможностью широко использовать местные строительные материалы, применять экономичные конструкции с малым расходом металла. Методика. Алгоритм расчета основывается на моделировании основания стержневыми элементами с жесткостными характеристиками, зависящими от коэффициента жесткости основания. Жесткостные характеристики сечения стержней, моделирующих конструкции здания, принимались в соответствии научными пособиями и процессе расчета не изменялись. Расчет производился при помощи программного комплекса ЛИРА, основанного на методе конечных элементов. Расчеты выполнялись на основное сочетание нагрузок (постоянная+временная+ветер слева) и особое сочетание нагрузок (воздействие подработки). Результаты. Мероприятия по снижению жесткости основания можно применять в сочетании с мероприятиями по повышению жесткости конструктивных элементов здания либо дополнительными элементами, позволяющими воспринимать усилия от подработки, например в сочетании со связями распорками. Увеличение податливости основания целесообразно осуществлять путем применения саморегулирующихся фундаментов с ограничением осадки предельно допустимой величиной. При этом существенное снижение жесткости основания может происходить за счет образования под подошвой саморегулирующихся фундаментов временных, локальных зон сдвигов (выпора) грунта. Научная новизна. Усовершенствован метод расчета каркасных зданий на подрабатываемых территориях, в отличии от предыдущих, которые основывались только на линейном расчете. Практическая значимость. Использование нелинейного метода расчета позволит более точно расчитать железобетонные элементы каркасных зданий. Дополнительные усилия в элементах каркаса от воздействия подработки могут существенно превышать усилия от основного сочетания нагрузок и приводить к разрушениям и потере устойчивости, как отдельных конструкций, так и здания в целом. Максимальные дополнительные усилия от воздействия подработки будут возникать в основном от действия горизонтальных деформаций земной поверхности. При этом максимальные дополнительные изгибающие моменты и поперечные силы возникают в крайних колоннах и ригелях первого этажа, а максимальные продольные силы в средних ригелях первого и второго этажей.

UK: Мета. Дослідити вплив податливості підстави на розподіл додаткових зусиль в залізобетонних елементах каркасного будинку від деформацій земної поверхні на підроблюваних територіях. Застосування залізобетону практично у всіх областях будівництва прийняло величезний масштаб. Це пояснюється його довговічністю, можливістю широко використовувати місцеві будівельні матеріали, застосовувати економічні конструкції з малою витратою металу. Методика. Алгоритм розрахунку ґрунтується на моделюванні підстави стрижневими елементами з жесткостнимі характеристиками, що залежать від коефіцієнта жорсткості основи. Жорсткістні характеристики перерізу стержнів, що моделюють конструкції будівлі, приймалися відповідно до і в процесі розрахунку не змінювалися. Розрахунок проводився за допомогою програмного комплексу ЛІРА, заснованого на методі кінцевих елементів. Розрахунки виконувалися на основне сполучення навантажень (постійна + тимчасова + вітер ліворуч) і особливе сполучення навантажень (вплив підробітку). Результати. Заходи щодо зниження жорсткості основи можна застосовувати в поєднанні із заходами щодо підвищення жорсткості конструктивних елементів будівлі або додатковими елементами, що дозволяють сприймати зусилля від підробітку, наприклад у поєднанні зі зв'язками розпірками. Збільшення податливості підстави доцільно здійснювати шляхом застосування саморегулюючих фундаментів з обмеженням опади гранично допустимою величиною. При цьому істотне зниження жорсткості основи може відбуватися за рахунок утворення під підошвою саморегулюючих фундаментів тимчасових, локальних зон зсувів (випора) грунту. Наукова новизна. Удосконалено метод розрахунку каркасних будинків на підроблюваних територіях, на відміну від попередніх, які грунтувалися тільки на лінійному розрахунку. Практична значимість. Використання нелінійного методу розрахунку дозволить більш точно розрахувати залізобетонні елементи каркасних будинків. Додаткові зусилля в елементах каркаса від впливу підробітку можуть істотно перевищувати зусилля від основного сполучення навантажень і приводити до руйнувань і втрати стійкості, як окремих конструкцій, так і будівлі в цілому. Максимальні додаткові зусилля від дії підробітку будуть виникати в основному від дії горизонтальних деформацій земної поверхні. При цьому максимальні додаткові згинальні моменти і поперечні сили виникають в крайніх колонах і ригелях першого поверху, а максимальні поздовжні сили в середніх ригелях першого і другого поверхів.

EN: Objective. To investigate the influence of base pliability on the distribution of additional forces in ferroconcrete elements of the wireframe buildings from a ground deformation on the undermined areas. The usage of reinforced concrete in almost all areas of construction has taken a vast scale. This is due to its durability, the ability to make extensive use of local construction materials, and to apply profit-proved constructions with low consumption of the metal. Tecnique. The accounting algorithm is based on the basement prototyping of the core elements with the rigid characteristics, depending on the stiffness factor of the base. Stiffness characteristics of the bar section, which simulate the buildings' constructions were made in accordance with educational supplies and were not changed in the accounting process. The accounting was performed using the software package LIRA based on the finite element method. The accountings were performed on the main (constant + temporary + wind left) and a special combination of loads (undermining impact). Results. The application to the descent of the base rigidity can be used in combination with the application to stiffening of the constructive building elements or additional elements, which allow to take the undermining forces, e.g. in combination with tie elements and distance bars. The amplification of a basement suppleness is efficient to effect by applying self-regulating foundations with limited rainfall by maximum allowable value. In a view of this the essential base stiffness decline may occur through the formation under the bottom of a self-regulating sole foundations of temporary, local sliding areas of the soil. Scientific novelty. An improved method of wireframe buildings accounting on undermined areas, unlike the previous ones, which were based only on a linear accountings. The practical significance. The usage of the non-linear accounting method will allow to account the ferroconcrete elements of wireframe buildings more accurate. Additional forces in the fabric elements from the undermining influence may be substantially higher than the forces of the main load combinations, and lead to the destruction and loss of stability of individual structures as well as buildings in general. Maximum further efforts from the undermining effects will appear mainly from the horizontal ground deformation. The maximum additional bending moments and transversal forces arise in end columns and beams of the first floor and the maximum axial forces in the secondary beams of the first and second floors.