Конструктивні заходи захисту споруд на карстонебезпечних територіях

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Конструктивні заходи захисту споруд на карстонебезпечних територіях

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

карстовий будівля конструкція захист

Актуальність теми. Карстові території займають приблизно 60% територій України. Тому у зв'язку з постійно збільшуваними обсягами капітального будівництва та дефіцитом вільних територій для будівництва освоєння закарстованих територій в Україні є вельми актуальним народногосподарським завданням.

Основною вимогою до будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних територіях, є забезпечення їх експлуатаційної придатності у разі утворення порожнини під фундаментом будівлі. Дана вимога може забезпечуватися шляхом введення спеціальних пристроїв у каркас будівлі. Мета таких пристроїв - автоматичне збереження проектної позначки конструкцій будівлі, які попали у зону просідання основи.

Освоєння закарстованих територій викликає необхідність удосконалення відомих і розробки нових конструктивних рішень будівель і споруд, вивчення їх напружено-деформованого стану при карстопоявленні, а також визначення найбільш раціонального використання методу захисту будівель від карстопоявлення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру по темі дисертації виконані на кафедрі основ, фундаментів і підземних споруд в рамках держбюджетної теми: «Розробка та дослідження методів підсилення основ та фундаментів при будівництві та реконструкції будівель та споруд на нерівномірно деформуючих та просідаючих ґрунтах» (2009 - 2010 рр., держ. реєістр. №0107U008358).

Метою дослідження є розробка нових конструктивних заходів захисту будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних територіях, заснованих на принципі автоматичного регулювання положення конструкцій будівель і споруд, а також дослідження традиційних методів захисту будівель і споруд від карстовиявлення за рахунок визначення коефіцієнта жорсткості основи у зоні карстового провалу та дослідження необхідності урахування розущільнення ґрунту у зоні карстового провалу.

Задачі досліджень:

1.Узагальнити основні відомості про виникнення і розвиток карстових явищ, а також розглянути види пошкоджень будівель і споруд від поверхневого карстопроявления.

2.Розробити пристрої для автоматичного збереження проектного стану захищуваних конструкцій будівель, які потрапили в зону просідання основи.

3.Експериментально дослідити опору протяжних споруд для основ, які деформуються.

4.Удосконалити і експериментально обґрунтувати методи захисту будівель і споруд, які зосновані на принципі автоматичного регулювання проектного положення конструкцій.

5.Дослідити напружено-деформований стан конструкцій каркасних будівель при різних діаметрах і місцях розташування карстового провалу.

6.Дослідити залежність витрат арматури на конструкції будівлі від місця розташування і діаметра карстового провалу, а також від виду карстозахисного заходу.

7.Дослідити зміну величини коефіцієнта жорсткості основи довкола циліндрової порожнини і запропонувати методику його визначення.

Об'єкт дослідження - каркасні будинки, які проектуються на закарстованих територіях.

Предмет дослідження - конструктивні методи захисту будівель і споруд, у тому числі які засновані на принципі збереження проектної позначки захищуваних конструкцій при деформації карстонебезпечних основ.

Методи дослідження:

- експериментальні дослідження пристроїв для автоматичного збереження проектної позначки захищуваних конструкцій при деформації основи на моделях;

- комп'ютерно-обчислювальні методи для визначення геометричних параметрів кінематичної системи і для визначення напружено-деформованого стану конструкцій будівель і основи.

Наукову новизну одержаних результатів складають:

1.Кінематичні системи автоматичної компенсації локальних деформацій основи для споруд, що зводяться на карстонебезпечних територіях, і методики визначення геометричних параметрів таких систем.

2.Розрахункові моделі каркасних будівель з конструктивними заходами захисту від впливу карстових провалів, що враховують взаємодію споруди з основою, ослабленою карстовим провалом.

3.Методика визначення коефіцієнта жорсткості основи в зоні розущільнення ґрунту біля карстового провалу.

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що:

- розроблені «Рекомендації по проектуванню каркасних будівель на карстонебезпечних територіях»;

- результати дисертаційного дослідження змінного коефіцієнта жорсткості використовуються при експериментальному проектуванні будівель і споруд комунальним підприємством «Швидкісний трамвай» у м. Кривий Ріг.

Особистий внесок здобувача. Наведені у дисертаційній роботі результати досліджень отримані автором самостійно. Особистий вклад автора включає:

- розробку конструктивних рішень захисту будівель і споруд, заснованих на принципі автоматичного збереження проектної позначки конструкцій, які захищаються, при деформації карстонебезпечних основ;

- розробку методики дослідження, виготовлення досліджуваного зразка, проведення експериментальних досліджень кінематичних систем;

- розробку розрахункових моделей каркасних будівель з конструктивними заходами захисту від впливу карстового провалу і дослідження ефективності конструктивних заходів захисту;

- дослідження зміни коефіцієнтів жорсткості основи у зонах розущільнення грунту біля карстових провалів.

Апробація результатів дисертаційної роботи. Основні результати дисертації доповідалися й обговорювалися на тематичних семінарах кафедри основ, фундаментів та підземних споруд з 2008 по 2011р.; на трьох міжнародних науково-практичних конференціях «Будівлі та конструкції із застосуванням нових матеріалів та технологій» (м. Макіївка, 2008-2010р), а також на міжнародних конференціях «Наука и технологии: Шаг в будущее - 2008» (Дніпропетровськ, 2008р); «Останні наукові досягнення-2010» (Софія, 2010р); Всеукраїнському науково-практичному семінарі „Відмови в геотехніці” (Полтава, 2010р).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 6 статей у наукових фахових виданнях, що включені до переліку ВАК України (три статті одноосібно) та 5 патентів України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків і шістьох додатків на 38 сторінках, списку літературних джерел зі 113 найменувань на 11 сторінках. Робота виконана на 195 сторінках, містить 106 сторінок основного тексту, 123 рисунки та 22 таблиці, 40 повних сторінок з рисунками та таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і задачі дисертаційного дослідження, наведені основні наукові результати, показано їх практичне значення та галузі реалізації.

У першому розділі розглянуті основні відомості про карстові процеси. У сучасному карстознавстві до карстових процесів відносять явища, що розвиваються у всіх розчинних природними водами гірських породах: у вапняку, доломітах і перехідних між ними різновидах карбонатних порід, крейді і, інколи, у крейдоподібному мергелі, а також у гіпсі, ангідриті, кам'яній солі, калійних, калійно-магнієвих і інших соляних породах. В основі їх виникнення лежить хімічний процес розчинення гірської породи і геологічний процес її вилуговування, тобто розчинення з видаленням (винесенням) розчиненої речовини. Також розглянуті морфологічні типи карстів, наведено районування території України за різновидами карсту. Велика кількість питань присвячена діям карстових деформацій на будівлі і споруди, оцінці карстонебезпечності території.

У роботах В.В. Толмачова, Г.М. Троїцького, Д.С. Соколова, Г.О. Максимовича, О.В. Ступішина, М.О. Гвоздецького, О.Г. Чикишева, І.О. Саваренського, М.О. Миронова, Г.М. Дублянськоі та В.М. Дублянського розглянуті основні концепції про карстознавство. Вирішенню проблем, пов'язаних з локальними деформуваннями основ і їх впливом на будівлі і споруди, а також з розрахунком конструкцій, що працюють у складних геологічних умовах, присвячені роботи Н.С. Метелюка, С.Н. Клепикова, Е.Б. Дружка, В.М. Віноградова, О.О. Петракова та ін.

Аналіз методів захисту будівель і споруд від поверхневого карстопоявлення виявив, що у сучасному будівництві застосовують наступні класи протикарстових заходів:

1)планувальні (полягають у раціональному розміщенні споруд на території будівництва і в її плануванні з метою створення штучних ухилів для відведення поверхневих атмосферних вод);

2)водозахисні і протифільтраційні (полягають, в основному, в організації водовідведення, будові дренажів, запобіганні витокам і скиданню вод з умовою, щоб вода не підтікала під фундамент будинку);

3)геотехнічні (полягають у зміцненні основ, заповненні, "тампуванні" карстових провалів різними видами розчинів, наприклад, цементних);

4)експлуатаційні (полягають у здійсненні карстомоніторингу -

постійному спостереженні за розвитком карстових процесів).

5)конструктивні.

Конструктивні заходи викликають найбільшу зацікавленість для індивідуального забудовника. Вони полягають у збільшенні жорсткості і міцності надфундаментної частини споруд за рахунок вживання залізобетонних і армованих поясів і горизонтальних монолітних діафрагм, у посиленні несучих елементів конструкцій, армованих обоймами і введення додаткових зв'язків в каркасних конструкціях. У підземній частині конструктивні протикарстові заходи здійснюється шляхом вживання коробчастих фундаментів, плоских або ребристих плит, перехресних стрічкових фундаментів.

На підставі проведеного аналітичного огляду було визначено, що при проектуванні будівель на карстонебезпечних територіях традиційні конструктивні заходи захисту призначаються, якщо є 100-відсоткова деформація основи в будь-якому місці в плані споруди. Розроблені пристрої для компенсації нерівномірних деформацій основи, які засновані на принципах автоматичного регулювання і принципово відрізняються від традиційних конструктивних схем, передбачають певне реагування конструкцій на деформації основи. Традиційні системи такого реагування не передбачають. Тоді доцільно дослідити традиційні методи захисту будівель і споруд від карстовиявлення та визначити ефективність їх використання, визначити коефіцієнт жорсткості основи у зоні карстового провалу та дослідити необхідності урахування розущільнення ґрунту у зоні карстового провалу.

У другому розділі досліджено метод автоматичної компенсації локальних деформацій основи. Цей метод заснований на принципі автоматичного збереження проектного стану або горизонтального положення захищуваних конструкцій, які потрапили в зону карстового провалу. Здійснення цього методу передбачає введення в каркас будівлі кінематичних систем, пристроїв, з метою виключення взаємного переміщення конструкцій будівель при деформації закарстованої основи. Ці пристрої спрацьовують автоматично при деформуванні основи і утримують конструкцію в проектному стані (горизонтальному положенні) за рахунок взаємодії з непросідаючими конструкціями. Пристрої для автоматичної компенсації локальних деформувань основи ефективно виконують свої функції на територіях, де виключено осідання рядом розташованих колон, тобто діаметр прогнозованих провалів не перевищуватиме одного кроку ряду колон.

Пристрої для автоматичної компенсації деформацій основи можна об'єднати у дві групи:

1.Пристрої, які розташовуються між основою і конструкціями будівлі і компенсують переміщення, утворені при просадках.

2.Пристрої, що включені у каркас будівлі і автоматично утримують просідаючі конструкції у проектному стані за рахунок взаємодії з непросідаючими конструкціями (так звані "кінематичні системи").

Перша група пристроїв досить традиційна, належить до безкаркасних будівель і поширена в інших особливих регіональних умовах будівництва.

Друга група пристроїв, для автоматичної компенсації деформацій основи, поділяється на дві підгрупи:

а) пристрої, що автоматично утримують конструкції в проектному стані при деформації основи (рис.1,2);

б) пристрої, що автоматично утримують конструкції в горизонтальному стані при деформації основи.

Розроблені автором конструктивні рішення враховують конструктивні особливості будівлі, форми карстових провалів. Метод автоматичної компенсації деформації основи включає широкий набір прийомів для забезпечення експлуатаційної придатності будівель і споруд. Але цьому методу властива складність розробки деталей і вузлів. У зв'язку з цим можуть виявитися більш вигідними традиційні конструктивні заходи захисту будівель і споруд.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням кінематичної системи, яка вводиться в каркас будівель і споруд, що проектуються на карстонебезпечних територіях. Експериментальні дослідження кінематичної системи проводилися на дрібномасштабному стенді з метою перевірки працездатності запропонованої кінематичної системи компенсації деформувань основи при поверхневому карстопоявлені (рис. 5, 6). Експеримент здійснювався шляхом послідовних переміщень фундаментної частини, що імітують вплив на споруду карстової порожнини, з одночасним переміщенням захищуваної конструкції. Переміщення конструкцій здійснювалось завдяки відкручуванню болта 10 на потрібну величину, яка вимірюється індикатором годинникового типу. Другий індикатор вимірює переміщення вгору надколонної конструкції. Дослідження кінематичної системи проводилися при трьох етапах переміщення: 1 етап - вертикальні переміщення фундаментної конструкції складають 2мм, II етап - 4мм, III етап - 6мм. А також дослідження кінематичної системи проводилися при різних співвідношеннях довжин катета трикутника 7. У першому випадку проводився експеримент при співвідношенні довжин катетів 1:1. У другому випадку величина горизонтального катета в трикутнику прийнята вдвічі більше від величини горизонтального катета, тобто співвідношення 1:2. У третьому випадку величина горизонтального катета втричі менше від величини вертикального катета, тобто співвідношення 1:3. У четвертому випадку співвідношення катетів 2:1.

Стенд кінематичної системи для автоматичної компенсації локальних деформацій основи працює таким чином. При опусканні болта, що імітує осідання основи, разом з ним просідає колона і стрижень, який закріплений шарнірно одним кінцем до верхньої частини колони, а другим кінцем до одного з гострого кута трикутника. При переміщенні стрижня вниз, він примушує рухатися вниз кут трикутника, тобто трикутник обертається за годинниковою стрілкою відносно прямого кута, закріпленого шарнірно на опорі. А другим гострим кутом трикутник, до якого кріпиться трапецієвидна пластина, рухає її вліво. У свою чергу трапецієвидна пластина похилою стороною стикається з штифтом, який непорушно закріплений на телескопічній насадці. Переміщаючись вліво, трапецієвидна пластина штовхає штифт угору разом з телескопічною насадкою на величину, що фіксується індикатором.

За результатами досліджень для кожного випадку співвідношення довжин катетів трикутника (1:1, 1:2, 1:3, 2:1) накреслені графіки співвідношення амплітуди переміщень колони від поетапного просідання фундаменту на 2мм, 4мм і 6мм (рис. 8). З графіків видно, що амплітуда приймає як додатнє значення так і від'ємне.

Тобто, якщо накреслити графік залежності співвідношення осідання основи і амплітуди переміщення надколонної конструкції А від співвідношення довжин катетів трикутника (рис.9, 10, 11), то можна визначити такий діапазон співвідношення довжин катетів трикутника km/kl, у межах якого опора автоматично забезпечує збереження конструкції у проектному положенні в межах 3-5% (для підкранових балок) від величини локального просідання основи.

За результатами експерименту співвідношення катетів трикутника склало 1:2,22, при якому опора автоматично зберігає позначку верху колони у проектному стані при карстопоявленні (у дозволених межах).

Четвертий розділ присвячений:

1. Дослідженням традиційних заходів захисту будівель і споруд від нерівномірної деформації основи і розробці методики розрахунку системи «надземна частина - фундамент - основа»;

2. Визначенню коефіцієнта жорсткості основи у зоні розущільнення основи.

3. Дослідженням впливу розущільнення ґрунту довкола карстової порожнини на будівлі і споруди.

До традиційних конструктивних заходів захисту споруд від провальних деформацій основи відносяться фундаменти у вигляді суцільної плити і перехресних балок. Пошук оптимального рішення із розглянутих карстозахисних заходів, здійснювався методами чисельного моделювання. Для цього використовувався програмний комплекс ЛІРА. Розроблена блок-схема розрахунку конструкцій, що потрапили у зону карстового провалу. Досліджується напружено-деформований стан конструкцій будівель при різних діаметрах і місцях розташування карстового провалу, а також досліджується вплив нерівномірного осідання основи на особливості проектування конструкцій даної будівлі. Наведена залежність витрат арматури на конструкції будівлі від місця розташування і діаметра карстового провалу, а також від типу карстозахисного заходу.

При використанні захисних заходів фундаментів у вигляді перехресних балок і суцільної фундаментної плити витрата арматури на окремі конструкції значно відрізняється.

Фундаментна плита має досить високий рівень армування, обумовлений експлуатаційними навантаженнями (витрата арматурної сталі 48 кг/м²). У зв'язку з цим вона не вимагає підсилення при утворенні карстового провалу діаметром 3м, а також при утворенні порожнини діаметром 6м в кутку будівлі і по його зовнішньому периметру. Підсилення фундаментної плити потрібне при утворенні карстового провалу діаметром 9 м, а також діаметром 6 м в центрі будівлі.

Фундаменти у вигляді перехресних балок мають незначну витрату арматури, обумовлену експлуатаційними навантаженнями (9,3 кг/м²). Цього армування вистачає для сприйняття додаткових зусиль лише від карстового провалу діаметром 3 м, розташованого у кутку будівлі і у межах будівлі. У всіх останніх випадках, пов'язаних із зміною місця розташування карстового провалу і його діаметра, потрібне додаткове підсилення фундаментів у вигляді перехресних балок.

Найбільш несприятливою дією карстового провалу є розташування карстової порожнини в центральній частині будівлі. У зв'язку з цим призначення конструктивних заходів захисту слід приймати залежно від зусиль, які виникають при розташуванні карстової порожнини у центрі будівлі. Слід зазначити, що конструктивні заходи захисту, запроектовані для діаметра 6 м, є достатніми для сприйняття додаткових зусиль від карстового провалу діаметром 9 м.

При захисті малоповерхової каркасної будівлі від дії карсту шляхом улаштування фундаментів у вигляді перехресних балок, які консольно виступають за межі будівлі на 0,7 діаметра провалу, досягається зниження витрати арматури у 2,4 рази у порівнянні із захистом цієї будівлі шляхом улаштування фундаментів у вигляді суцільної плити, що виступає за межі будівлі на 0,4 діаметра карстової порожнини.

Для розрахунку величини змінного коефіцієнта жорсткості основи розглядається масив ґрунту з розмірами у плані 30х30 м і товщиною Н=10 м. Розрахункова схема досліджуваної основи наведена у вигляді об'ємних кінцевих елементів. У місцях передбачуваного утворення карстової порожнини реакція ґрунту основи дорівнює нулю. Розрахунок проводиться за допомогою програмного комплексу ЛІРА (рис.14).

Під час обчислення було визначено, що істотний вплив на зміну відносного коефіцієнта жорсткості основи у зоні провалу має діаметр карстової порожнини. Форма та глибина карстового провалу на відносний коефіцієнт жорсткості не впливають. Для діаметра карстового провалу 3м вказаний вплив відсутній. При зміні діаметра порожнини від 3 м до 9 м відносний коефіцієнт жорсткості у деякій близькості від провалу змінюється від 1,0 до 0,462.

Зона розущільнення ґрунту довкола карстового провалу залежить від діаметра карстового провалу і дорівнює 0,5d, де d - діаметр карстової порожнини. Пропонується коефіцієнт жорсткості основи у зоні розущільнення карстового провалу обчислювати за формулою (1):

C_{z =} kЧ С_z0 (1)

де C_z0 - коефіцієнт жорсткості непорушеної основи;

k - коефіцієнт розущільнення грунту, який визначається за формулою (2):

k = (2)

де d ? 3 м - діаметр карстового провалу;

d ? r ? - відстань від центра порожнини до точки у зоні розущільнення ґрунту, в якій визначається коефіцієнт жорсткості основи.

При цьому: при r < k =0, а при r > d k=1,0.

При дослідженні впливу розущільнення ґрунту довкола карстової порожнини на будівлі і споруди параметри зони розущільнення ґрунту моделюються в ПК ЛІРА шляхом завдання змінного коефіцієнта жорсткості основи. За обчисленими зусиллями у фундаментних конструкціях, що потрапили у зону карстової порожнини, визначені витрати арматури на фундаментні конструкції з урахуванням зони розущільнення довкола карстового провалу. Проведено порівняння отриманих результатів дослідження за визначенням питомої витрати арматури на фундаментні конструкції з урахуванням зони розущільнення довкола карстового провалу і без врахування даних зон. Отримані результати наведені у таблиці 1.

Таблиця 1.Питомі витрати робочої арматури ( кг/м²) на фундамент досліджуваної будівлі

Примітка: k - коефіцієнт розущільнення ґрунту, який визначається за формулою (2).

З отриманих результатів видно, що при утворенні провалу діаметром 3 м посилення фундаментної конструкції з врахуванням зони розущільнення грунту не вимагається. Це пов'язано з тим, що для карстового провалу діаметром 3м вказаний вплив відсутній. Для останніх досліджуваних воронок посилення фундаментних конструкцій необхідне. Для фундаменту у вигляді суцільної плити питомі витрати арматури на фундамент досліджуваної будівлі при порожнині діаметром 6м без врахування розущільнення ґрунту довкола карстового провалу склали 59,2 кг/м², а з урахуванням вказаного впливу - 71,5 кг/м². Це відповідає збільшенню витрати арматури в 1,5 раза більше, ніж для тих же параметрів карстового провалу без урахування ослаблення основи.

При використанні карстозахисних фундаментів у вигляді перехресних балок з врахуванням впливу зони розущільнення основи довкола карстового провалу витрати арматури на фундамент збільшується в 1,2 раза. Тому при проектуванні будівель і споруд на карстових територіях необхідно враховувати зменшення тримкості основи у зоні довкола карстових провалів.

П'ятий розділ присвячений рекомендаціям по проектуванню будівель та споруд на карстонебезпечних територіях. Рекомендації призначені для проектування і розрахунку фундаментів у вигляді суцільних плит і перехресних балок на закарстованій основі, а також для експериментального проектування будівель і споруд із застосуванням автоматизованих систем захисту від нерівномірних осідань основи. Рекомендації по проектуванню будівель та споруд на карстонебезпечних територіях використані при експериментальному проектуванні будівель і споруд комунальним підприємством «Швидкісний трамвай» у м. Кривий Ріг в 2011 року.

ВИСНОВКИ

1. На основі проведеного теоретичного огляду встановлено, що основну небезпеку для будівництва на карстових територіях представляють провали, захист від яких вимагає вживання спеціальних методів проектування і розрахунків, а саме конструктивних заходів захисту або шляхом введення спеціальних пристроїв у каркас будівлі, які автоматично зберігають проектну відмітку конструкцій будівлі, що попали в зону просідання.

2.Розроблені і досліджені пристрої для компенсації нерівномірних деформацій основи, які основані на принципах автоматичного регулювання і принципово відрізняються від традиційних конструктивних методів захисту будівель і споруд від карстопроявлення. Ці пристрої автоматично зберігають конструкції споруди у проектному стані або у горизонтальному положенні при нерівномірних деформаціях основи. Запропоновані кінематичні системи призначені для експериментального будівництва будівель на карстових територіях.

3.Розроблена і експериментально перевірена методика розрахунку геометричних параметрів кінематичних систем, яка відображає новий підхід до проектування будівлі і споруд для територій, схильних до карстово-суфозійних процесів. Експериментально встановлено, що при співвідношенні катетів 1:2,22 робочого трикутника такої системи забезпечується компенсація просідань фундаментів і колон з точністю до 5%.

4.Дослідження напружено-деформованого стану системи "надземна частина - фундамент - основа" виконані з використанням розроблених розрахункових моделей за допомогою програмного комплексу ЛІРА. У зазначених розрахункових моделях за модель основи рекомендується застосовувати модель змінного коефіцієнта жорсткості С.М. Клепикова, що враховує розущільнення грунту основи у карстового провалу і нульову отпірність грунту в зоні провалу.

5.Досліджені традиційні конструктивні заходи щодо захисту будівель і споруд від карстопроявления у вигляді фундаментних плит і перехресних балок-стінок. За результатами досліджень встановлено, що використання як карстозахисного заходу фундаменту у вигляді перехресний балок є найбільш економічним рішенням, пов'язаним з меншою витратою робочої арматури на конструкції фундаменту, ніж при використанні фундаменту у вигляді суцільної плити. При використанні фундаментів у вигляді перехресних балок досягається зниження витрати арматури в 2,4 раза в порівнянні із захистом цієї будівлі шляхом влаштування фундаментів у вигляді суцільної плити.

6.Досліджено вплив на конструкції будівлі геометричних параметрів карстового провалу, розташованого під фундаментом. Дослідження показали, що найбільш несприятливою дією карстового провалу є його розташування в центральній частині будівлі. У зв'язку з цим призначення конструктивних заходів захисту рекомендується приймати за зусиллями, що виникають при розташуванні карстової порожнини в центрі будівлі. Вплив глибини карстового провалу на коефіцієнт жорсткості основи залежить від форми карстової порожнини. Для порожнини конічної форми глибина карстового провалу не впливає на зміну коефіцієнта жорсткості основи в зоні провалу. Для порожнини циліндричної форми зміна відносної глибини провалу h/d (h - глибина провалу, d - діаметр карстової воронки) в діапазоні від 0,2 до 1,2 приводить до зменшення відносного коефіцієнта жорсткості основи в межах 0,09 - 0,1.

7.Розроблена і досліджена модель ґрунтової основи, ослабленої карстовою порожниною. Чисельними дослідженнями встановлено, що при проектуванні протикарстових заходів захисту необхідно враховувати зони розущільнення ґрунту в межах карстової порожнини. Розмір цих зон з достатнім наближенням можна приймати як половину діаметра карстової порожнини. Аналіз епюр тисків під підошвою фундаменту і епюр осідань фундаментних конструкцій показав, що коефіцієнт жорсткості основи в зонах розущільнення зменшується залежно від наближення до межі карстового провалу і може складати до 0,4 C_zo, де C_zo - коефіцієнт жорсткості непорушної основи. Дослідження впливу зони розущільнення основи довкола карстової порожнини показали, що при використанні карстозахисних фундаментів у вигляді перехресних балок витрата арматури на фундамент збільшується в 1,2 раза. Тому при проектуванні будівель і споруд на карстових територіях необхідно враховувати зменшення тримкості основи в зоні довкола карстових провалів.

8.Розроблені «Рекомендації по проектуванню будівель і споруд, що зводяться на карстових територіях». Результати досліджень упроваджені в 2011році при експериментальному проектуванні будівель і споруд комунальним підприємством «Швидкісний трамвай» у м. Кривий Ріг. Дані рекомендації містять пропозиції щодо визначення і оцінки карстонебезпечних територій, щодо вживання конструктивних рішень фундаментів будівель на закарстованих територіях, основні положення щодо розрахунку фундаментів на впливи у вигляді карстових провалів. Рекомендації ставлять своєю метою забезпечення стійкості будівель і споруд на закарстованих територіях.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦЇ

1. Петраков А.А. Пример использования интеллектуальной собственности в решении вопросов строительства на карстоопасных территориях /Петраков А.А., Бачурин А.Н., Виноградов В.Н., Кухарь А.В.// Современные проблемы строительства. Ежегодный научно-технический сборник. - Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект. - 2008. - С. 51-55. (Розроблено кінематичну систему для автоматичного захисту споруд від нерівномірних деформацій основи та визначено геометричні параметри кінематичної системи, при яких автоматично забезпечується компенсація просідань фундаментів і колон).

2. Кухарь А.В. Разработка устройств для автоматической компенсации локальных деформаций основания /Кухарь А.В.// Современные проблемы строительства. Ежегодный научно-технический сборник. - Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект. - 2010. - С.95-102.

3. Кухар Г.В. Експериментальні дослідження кінематичної системи, яка вводиться в каркас будівель і споруд, що проектуються на карстонебезпечних територіях /Кухар Г.В.// Вісник Львівського національного аграрного університету: архітектура і сільськогосподарське будівництво - Львів. - №11 - 2010. - С.84-89.

4. Петраков А.А. Исследование мероприятий по защите зданий и сооружений от карстопроявления /Петраков А.А., Кухарь А.В. // Современное промышленное и гражданское строительство. - Макеевка: ДонНАСА. - Т.6, Вип.2. - 2010. - С.62-68. (Наведена методика розрахунку напружно-деформованого стану конструктивних елементів будівель на карстонебезпечних територіях).

5. Петраков А.А. Определение коэффициента жесткости основания в зоне разуплотнения основания /Петраков А.А., Кухарь А.В.// Збірник наукових праць. Серія: «Галузеве машинобудування, будівництво». Вип. №3 (28), МінОіН України, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. - Полтава: - 2010. - С.202 - 206. (Встановлено закономірності розвитку зон розущільнення грунту довкола карстової воронки і зміна коефіцієнта жорсткості основи в зоні розущільнення грунту).

6. А.В. Кухарь. Влияние разуплотнения грунта вокруг карстового провала на здания и сооружения, проектируемые в карстовых районах //Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури - Макіївка: ДонНАСА. - 2010 - 6(86) - С.26-30.

7. Пат. 23131України МКИ Е02D27/34. Oпора протяженных сооружений для оснований, которые деформируются. /Кухарь А.В., Виноградов В.Н., заявл. 11.12.2006, опубл. 10.05.2007. Бюл. №6.

8. Пат. 42182 України МКИ Е02B1/18. Опора для автоматического сохранения горизонтального положения прогоновой конструкции. /Петраков А.А., Виноградов В.Н, Кухарь А.В., заявл. 02.02.2009 опубл. 25.06.2009. Бюл. №12.

9. Пат. 40238 України. МКИ Е02D27/00. Каркас для автоматичного захисту споруд від нерівномірного просідання основи. /Кухар Г.В., Петраков О.О., Віноградов В.М., заявл. 24.11.2008, опубл. 25.03.2009. Бюл. №6.

10. Пат. 40302 України. МКИ Е02D27/00. Каркас будинку, споруди, які зведені на просідаючій основі. /Кухар Г.В., Петраков О.О., Віноградов В.М., заявл. 22.12.2008, опубл. 25.03.2009. Бюл. №6.

11. Пат. 41994 України., МКИ Е02D27/00. Стенд для компенсации деформаций основания. /Петраков А.А., Виноградов В.Н, Кухарь А.В., заявл. 04.11.2008, опубл. 25.06.2009. Бюл. №12.

Размещено на Allbest.ru