101
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСАДОЧНОСТИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ С ЦЕЛЬЮ
ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ЗДАНИЙ
Ахмедов С.И., Рахимбабаева М.Ш., Абдурахимов А.А.
Ташкентский архитектурно-строительный университет
Лессовые просадочные грунты как "геологическая среда" изучены достаточно
хорошо. Но в практике строительства приходится сталкиваться с рядом проблем,
касающихся расчета и проектирования оснований и фундаментов, возводимых на этих
грунтах [1]. Известно, что при замачивании основания, сложенного лессовыми грунтами,
возникают сложные деформации, в результате чего происходит повреждение зданий, а в
некоторых случаях и полное их разрушение. Это происходит, прежде всего, в результате
накопления ошибок, допускаемых на различных этапах изысканий, проектирования и
строительства объектов. На наш взгляд, решение проблем, связанных с процессом
инфильтрации воды и возникновения дополнительных деформаций лессовых грунтов,
подлежит пересмотру и более глубокому осмыслению. Анализ повреждений зданий и
сооружений, построенных на лессовых грунтах, как в Узбекистане, так и в других
странах Центральной Азии, показывает, что здания с различными вариантами остова по-
разному воспринимают неравномерные просадочные деформации [2].
Прочностные показатели основания из лессового грунта без учета замачивания с
достаточной для практических расчетов точностью можно вычислить одним из
распространенных методов основанном на линейной зависимости между напряжениями
и деформациями. Определение прочностных характеристик основания с учетом
возникновения в нем просадочных деформаций и поверхностей сдвигов является
сложной инженерной задачей. Поэтому решение совместной задачи процессов
инфильтрации воды в грунт имеет огромное практическое значение и, в соответствии с
этим, является актуальным. Как показали проведенные нами исследования,
сравнительно хорошо неравномерные деформации воспринимают крупнопанельные и
каркасные здания с некоторой предельно допустимой жесткостью, определение которой
требует дополнительных исследований. Сравнительно плохо неравномерные
деформации воспринимают кирпичные здания. Поэтому, на наш взгляд, кирпичные
здания необходимо проектировать с большей жесткостью.
По мнению акад.Рахимова В.Р.[2], жесткость кирпичных зданий можно увеличить
введением смешанного каркаса или усилением стен железобетонными сердечниками. К
сожалению, как показывает практика, увеличение жесткости удлиненных (здания
конечной жесткости) кирпичных зданий таким способом ухудшает работу конструкций
и приводит к возникновению концентрации напряжений в отдельных частях здания,
особенно в узлах сопряжении. Поэтому требуется исследование таких смешанных
конструкций на неравномерные просадочные деформации.
Сложной инженерной задачей является определение увлажнения грунта в
зависимости от типа различных источников. Задача усложняется, если процесс
инфильтрации воды рассматривается с учетом ортотропности по проницаемости и
экранирующего эффекта дневной поверхности земли. Решение этой проблемы
потребовало провести лабораторные лотковые и широкомасштабные натурные
исследования процессов инфильтрации воды, по результатам которых нами получены
инженерные решения для одномерной, плоской и осе симметричных задач.
Строительные свойства лессовых грунтов в значительной степени зависят от
структурных его особенностей. Как показали проведенные нами исследования, в общем
случае, структурное сложение лессовых грунтов, отобранных в горных, предгорных
зонах и Ташкентской области, относятся к типичным алевритам, т.е. имеют рыхлую
структуру, сложенную из песчаных и глинистых частиц и их агрегатов. Определение
сложения структуры грунта производилось в лабораторных условиях с использованием
102
бинокулярного микроскопа при 60 кратном увеличении изображения. Исследования в
геотехнической лаборатории гранулометрического состава грунтов, отобранных из
различных районов Ташкентской области, показали, что лессовые грунты состоят из
кремнийсодержащих минералов с содержанием песчаных (менее 0,05 мм.) и пылеватых
(0,05...0,005 мм.) частиц. Песчаные частицы (кварц, полевые шпаты и др.) представлены
в виде зерен неправильной формы очертания. Такие глинистые минералы, как
гидрослюды, представлены в виде пленчатой структуры.
Анализ материалов, собранных нами по Бостанлыкскому району Ташкентской
области, показывает, что основной причиной аварий зданий является неравномерная
просадка основания в пределах здания, превышающая предельно допустимую величину.
Предельные величины разности осадок зависят от материала конструкций,
конструктивной схемы, а также от габаритных размеров и планировочного решения
здания, что существенно влияет на пространственную жесткость здания. Наблюдения
показывают, что наиболее часто в результате неравномерной просадки повреждаются
здания цельно кирпичные и со смешанным каркасом. Крупнопанельные здания,
независимо от количества этажей, и каркасные здания неравномерные осадки основания
воспринимают значительно лучше. В этих зданиях, обладающих достаточно большой
пространственной жесткостью, при неравномерных просадках оснований часто
возникают крены, и наблюдается появление трещин в стыках соединения
железобетонных панелей. В каркасных зданиях при неравномерных просадках
основания трещины возникают, в основном в осадочных и деформационных швах, а
также в перегородках. В некоторых случаях крен здания в местах осадочных швов и в
местах взаимопримыкаемых зданий может вызвать разрушение несущих конструкций.
Важно отметить, что практически все аварии, рассмотренные нами, произошли в
результате замачивания активной зоны основания только с поверхности грунта.
Результаты экспериментов показывают, что с повышением влажности
существенно снижается прочность сцепления преимущественно лессодержащих
грунтов. Естественно, что результаты экспериментов по изменению прочности связи и
угла внутреннего трения лессодержащих грунтов по отношению к влаге представляют
определенный интерес для людей, и эти результаты могут быть использованы при
проектировании и строительстве зданий и сооружений.
В этом случае проектировщик
может выбрать надежный, удобный и экономичный фундамент для конкретного здания
и сооружения, точно зная прочностные характеристики погруженных лессодержащих
грунтов, в том числе законы изменения прочности сцепления и угла внутреннего трения
под воздействием влаги.
Научная новизна проводимых нами исследований заключается в том, что впервые
проведены комплексные исследование инженерно-геологических, строительных
свойств и основных закономерностей водопроницаемости и деформирования лессовых
грунтов Ташкентской области, являющимся крупным сельскохозяйственным и
промышленным регионом республики Узбекистан. Исследованы работы грунтовых
оснований, сложенных лессовыми просадочными грунтами и проведены натурные
наблюдения за работой здания в условиях сложного деформирования основания. На
основании лабораторных и крупномасштабных экспериментальных исследований
произведены теоретические расчеты, позволяющие прогнозировать процессы
инфильтрации и напряженно-деформированного состояния оснований зданий и
сооружений при его локальном увлажнении. Проведена классификация лессовых
грунтов Ташкентской области с учетом климатических, геоморфологических,
геологических, гидрогеологических и иженерно-геологических условий.
Разработаны методики и предложены способы определения величин удельного
сцепления, начального просадочного давления, коэффициента бокового давления и
коэффициента влагопроводности лессовых грунтов.
103
Полученные результаты научной работы были внедрены в учебный процесс
кафедры «Геодезия, картография и кадастр» Ташкентского архитектурно-строительного
института. Разработаны технологические регламенты и специальные рекомендации
проектным и изыскательским организациям Республики Узбекистан.
ЛИТЕРАТУРА
1.Рахимбабаева М.Ш. Учебно-методический комплекс предмета «Основы
инженерной геодезии», (на узб.языке). Ташкент. ТАСИ, 2019 г.-с.290.
2.Рахимов В.Р. Мухандислик геодезия асослари» (на узб.языке). Ташкент. ФАН.
2018 г.-с.268.
СЕЙСМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ
КОНТИНУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
М.К. Усаров, Ф.А.Усанов, М.Ш. Курбанбаев.
Институт механики и сейсмостойкости сооружений им.М.Т.Уразбаева АН РУз,
Ташкент, Узбекистан. email: umakhamatali@mail.ru
Аннотация. Предложена методика расчета динамических характеристик
многоэтажного здания на основе континуальной пластинчатой динамической модели,
разработанной в рамках теории пластин Тимошенко, описывающей сейсмические
колебания зданий. Приведены формулы для определения приведенных модулей
упругости, сдвига и плотности пластинчатой модели здания. Рассмотрены поперечные
колебания здания при сейсмических воздействиях. Получены численные значения первых
трех собственных частот и периодов собственных колебаний многоэтажного здания.
Ключевые слова: континуальная пластинчатая модель, многоэтажное здание,
приведенные модули упругости, сейсмические воздействия, собственная частота,
период колебания.
Аннотация.
Биноларнинг
сейсмик
тебранишларини
тавсифловчи
пластиналарнинг Тимошенко назарияси доирасида ишлаб чиқилган континуаль
пластинасимон динамик моделидан фойдаланган ҳолда кўп қаватли бинонинг динамик
хусусиятларини сонли динамик ҳисоблаш усули таклиф этилади. Сейсмик таъсирлар
остидаги бинонинг кўндаланг тебранишлари қаралган. Кўп қаватли бинонинг хусусий
тебранишларининг биринчи учта хусусий частоталари ва тебраниш даврларининг
сонли қийматлари олинган.
Калит сўзлар: пластинасимон континуаль модель, кўп қаватли бино,
келтирилган эластиклик модуль, сейсмик таъсирлар, хусусий частота, тебраниш даври.
Abstract. A technique for numerical dynamic calculation of the dynamic characteristics
of a multi-storey building using a continuum plate dynamic model developed in the framework
of the Tymoshenko theory of plates describing the seismic vibrations of buildings is proposed.
The transverse vibrations of the building under seismic effects are considered. Numerical
values of the first three natural frequencies and periods of natural oscillations of a multi-storey
building are obtained.
Keywords: continuum plate model, multi-storey building, removed moduli of elasticity,
seismic effects, frequency fluctuations, period of occurrence.
Введение.
Среди предметов изучения науки механики деформируемого твердого
тела особое место занимают многоэтажные здания и сооружения. Существует много
статей и монографий, посвященных развитию теории сейсмостойкости зданий. Работа
[1] посвящена способу статического учета высших форм колебаний в задачах динамики
строительных конструкций под действием внешней гармонической нагрузки. В статье
[2,3] рассмотрено влияние смещений, переломов осей стеновых панелей в процессе их
установки на работу крупнопанельной конструкции. Произведен анализ расчетных схем,
