Construction and Geotechnics

Приведены результаты анализа влияния на осадки дневной поверхности подрабатываемой территории формы поперечного сечения, глубины заложения и поперечных размеров подземной выработки при разных численных значениях коэффициента бокового давления вмещающего грунта. Численное решение выполнено в упругой постановке при помощи компьютерных программ FEA и «Устойчивость». При проведении вычислений величина модуля упругости вмещающих пород принята равной безразмерной константе E /γ H = 500 (γ; H - объемный вес пород и глубина заложения выработок), поэтому численные значения вертикальных смещений в результате вычислений получаются также безразмерными. Это удобно как для количественного, так и для качественного анализа, так как рассматриваются не только конкретные значения вертикальных смещений, но и закономерности изменения их величин в зависимости от изменения численных значений переменных расчетных параметров. Учитывая, что перемещения при линейной постановке задачи обратно пропорциональны величине модуля упругости, можно определить их величины при любом другом значении Е . Установлено, что вертикальные перемещения точек земной поверхности, находящихся над выработкой, при условии, что глубина ее заложения более 15,2 м, а размеры поперечного больше, чем 4×4 м, существенным образом зависят от формы поперечного сечения и коэффициента бокового давления вмещающего грунта. Причем меньшие по величине вертикальные осадки дневной поверхности соответствуют подземной выработке, имеющей экзотическое и «не технологичное» поперечное сечение в виде дельтоиды. Поэтому возникает задача нахождения такой оптимальной формы поперечного сечения выработки, которая обеспечивала бы минимальные по величине осадки земной поверхности. Форма поперечного сечения выработки должна быть максимально «технологичной» с точки зрения ее проходки. Решение этих задач будет составлять предмет дальнейших исследований.

При расчетах различных геотехнических объектов (фундаментов уникальных зданий, свайных ростверков, плитных фундаментов, насыпей и пр.) часто приходится упрощать геометрическую модель. Одним из возможных способов такого упрощения, не снижающих детализацию модели, является применение принципов симметрии. Актуальным вопросом при использовании плоскостей симметрии является оценка точности результатов расчета. В статье проведено исследование такой оценки для двух традиционных геотехнических задач: плитного фундамента мелкого заложения и ограждения глубокого котлована. Выполнена серия расчетов с различными вариантами использования плоскостей симметрии: полномасштабная модель, использование одной плоскости симметрии, использование двух плоскостей симметрии; различия в способах представления строительных конструкций - пластинчатыми и объемными континуальными элементами. При генерации сетки конечных элементов учитывалось, что степень измельчения сетки оказывает существенное влияние на точность результатов расчета, вследствие чего сетка конечных элементов была разделена на две области: область «интереса» представлена малыми по размеру элементами, «периферийная» область создана элементами более крупного размера. В расчете учитывалась последовательность выполнения технологических процессов: начальный этап расчета - создание начального напряженного состояния, следующий этап - создание конструкции (фундаментная плита, ограждение котлована), завершающий этап - приложение силового воздействия. Результаты расчета оценивались по критериям, относящимся ко второй группе предельных состояний. Контролируемыми параметрами для плитного фундамента мелкого заложения являлись: максимальная и средняя осадки, относительная разность осадок; для глубокого котлована с консольным ограждением - максимальное перемещение ограждающей конструкции. Было выявлено, что при представлении конструкции в виде плитных элементов необходимо введение дополнительных граничных условий, запрещающих поворот, в узлах, находящихся на плоскости симметрии. В статье сделаны выводы и приведены рекомендации для создания расчетных моделей при использовании плоскостей симметрии.

«Стены в грунте» - подземные железобетонные конструкции, используемые для организации противофильтрационных завес, защиты бортов котлованов и передачи нагрузок от возводимых сооружений. Нарушения технологического процесса изготовления конструкций могут приводить к образованию дефектов. Для предотвращения неблагоприятных последствий перед разработкой котлована необходимо выполнять контроль сплошности бетона «стен в грунте» с применением неразрушающих геофизических методов. Представлен обзор геофизических методов контроля качества «стен в грунте», основанных на возбуждении и регистрации физических полей через установленные в составе арматурного каркаса трубы доступа, в пробуренных рядом с конструкцией скважинах или на поверхности сооружения. Приведены основные возможности и ограничения методов. Ультразвуковым методом исследован опытный участок траншейной «стены в грунте», устраиваемой для ограждения котлована при строительстве станции Московского метрополитена. Результаты параллельных просвечиваний позволили выделить аномальные зоны, интерпретируемые в качестве дефектов конструкции. Геометрические размеры одной из зон уточнены в результате применения межскважинной ультразвуковой томографии. Для исследования траншейной «стены в грунте», возводимой в основании жилого дома, впервые в отечественной практике применен термометрический метод. Представлены результаты мониторинга температуры в процессе твердения бетона. По данным метода выявлена зона нарушения сплошности, превышение проектной отметки низа бетона и уширение поперечного сечения конструкции. Результаты термометрических измерений хорошо согласуются с данными ультразвукового контроля. Совместное применение термометрического и ультразвукового методов может быть рекомендовано в качестве надежного инструмента контроля сплошности «стен в грунте» как траншейного, так и свайного типа. Для проведения измерений данными методами на этапе проектирования в арматурный каркас конструкции должны быть включены трубы доступа.

Водоотводящие сети являются одной из основных и немаловажных городских коммуникаций. При движении стоков по коллектору происходит выделение вредных газов через неплотности колодцев, которые проникают в жилую зону города, что оказывает негативное воздействие на человеческий организм, а также вызывает микробиологическую коррозию канализационной сети и сооружений на ней. Одним из канализационных газов является сероводород, относящийся ко II классу опасности. Объектом данного исследования является самотечный канализационный коллектор города, расположенный после камеры гашения напора, рассматриваемый в статье как наиболее проблемный с точки зрения высоких концентраций сероводорода в подсводовом пространстве. Применяемые методы исследования включают в себя анализ литературных источников по изучаемой теме, экспериментальные исследования по замеру температуры, атмосферного давления, исследования концентрации выделяемых газов во времени в действующем коллекторе - собраны и систематизированы данные о конструктивных характеристиках коллектора, представлены инструментальные данные о температуре атмосферного воздуха и промышленных выбросов, атмосферном давлении и концентрациях загрязняющих веществ в промышленных выбросах контрольных точек объектов канализации в течение разных сезонов года. Целью исследования является получение данных, необходимых для расчета депрессии естественной тяги газовоздушной смеси в коллекторе. По результатам расчетов, основанных на собранных данных в течение годового периода, приведены выводы об отсутствии естественной тяги в водоотводящем коллекторе и необходимости разработки мероприятий по организации искусственной вентиляции коллектора, а также расчета депрессии, создаваемой увлекающей способностью жидкости.

Рассмотрена мировая практика в области модульного строительства. Целью исследования является определение возможных путей применения технологий модульного домостроения в Российской Федерации. Достижение цели работы осуществлялось на основе применения общенаучных методов исследования в рамках сравнительного, логического, статистического анализа и др. Рассмотрены и проанализированы технологии модульного строительства, такие как: объемно-блочное строительство (ОБД), многослойные клееные деревянные панели (CLT-панели) и легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Установлено, что применение данных технологий является оптимальным и действенным направлением, в связи с чем Российская Федерация должна рассматривать данную современную строительную систему как один из способов решения проблем, связанных с нехваткой жилых площадей. Обобщены преимущества и недостатки технологий модульного строительства. Анализ мировой практики применения данной технологии свидетельствует о перспективности направления, так как данные технологии могут использоваться практически во всех сферах строительства, где существует такая необходимость, поскольку они соответствуют всем тем трендам и тенденциям современной строительной отрасли. Предложены практические рекомендации по усовершенствованию технической и нормативной правовой базы Российской Федерации в целях устойчивого развития модульного строительства с применением объемно-блочного метода (ОБД), многослойных клееных деревянных панелей (CLT-панели) и легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации технологий модульного строительства, их усовершенствования, а также устранения факторов, создающих препятствия для конечного потребителя.